CH635434A5 - Spinresonanz-spektrometer mit einem an leitungen angeschlossenen probengefaess. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spinresonanz-Spektrometer mit einem die zu untersuchende Substanz enthaltenden Probengefäss, an dessen Enden Leitungen zum Zu- und Abführen von Substanzen angeschlossen sind.

Ein solches Spinresonanz-Spektrometer ist aus der US-PS 29 55 252 bekannt. Dieses Spinresonanz-Spektrometer dient zum Messen periodisch entnommener Proben, die über die an das Probengefäss angeschlossenen Leitungen periodisch zu- und abgeführt werden. Bei diesem bekannten Spinresonanz-Spektrometer ist jedoch nicht gewährleistet, dass die Proben innerhalb des Probengefässes vollkommen homogen sind, so dass sich bei genaueren Messungen, also bei hoher Auflösung, leicht Messfehler einstellen können.

Es ist zwar beispielsweise aus der DE-OS 20 04 973 bekannt, Probengefässe um ihre Längsachse in schnelle Rotation zu versetzen, um trotz Inhomogenitäten in der Probensubstanz im Messbereich eine Mittelwertbildung zu erzwingen, die genaue Messergebnisse gewährleistet. Die feste Verbindung zwischen den Leitungen und dem Probengefäss, das im einfachsten Fall von einem dielektrischen Leitungsabschnitt gebildet werden kann, machen bei dem eingangs behandelten Spektrometer ein Rotieren des Probengefässes unmöglich.

Demgemäss liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Spinresonanz-Spektrometer der eingangs beschriebenen Art trotz stillstehenden Probengefässes Messfehler zu vermeiden, die durch Inhomogenitäten der Probensubstanz bedingt sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,

dass die zum Zuführen von Substanzen dienende Leitung mit dem Probengefäss derart verbunden ist, dass die Bewegungsrichtung der zugeführten Substanz beim Eintritt in das Proben-5 gefäss eine tangential zum Probengefäss gerichtete Komponente aufweist und infolgedessen die Substanz im Probengefäss eine Rotation ausführt.

Bei dem erfindungsgemässen Spektrometer wird also nicht das Probengefäss mit der Substanz in Rotation versetzt, sondern io unmittelbar die Substanz im Probengefäss. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass die Substanz gewöhnlich mit erheblicher Geschwindigkeit in das Probengefäss ein- und ggf. durch das Probengefäss hindurchgeführt wird, so dass es möglich ist, der Substanz durch tangentiale Führung eine Rotais tionsbewegung im Probengefäss zu erteilen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung mündet die zum Zuführen von Substanzen dienende Leitung im wesentlichem tangential in das Probengefäss ein. Wenn zwei oder mehr Substanzen im Probengefäss gemischt werden sollen, kann auf diese 20 Weise eine gute Verwirbelung und damit Vermischung der Substanzen im Probengefäss erzielt werden. Zum Zuführen von mehreren Substanzen können zwei oder mehr Zuführleitungen im Bereich ihrer Mündung in das Probengefäss koaxial zueinander angeordnet sein. Es wäre aber auch möglich, zwei oder mehr 25 Zuführleitungen auf den Umfang des Probengefässes verteilt in der gleichen Ebene in das Probengefäss einmünden zu lassen.

Bei der vorstehend behandelten Ausführungsform muss sich ein Leitungsabschnitt wenigstens annähernd in einer zur Achse des Probengefässes senkrechten Ebene erstrecken. Bei engen 30 Raumverhältnissen kann eine solche Anordnung ungünstig sein. Daher ist bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung zwischen mindestens einer im wesentlichen axial zum Probengefäss angeordneten Leitung und dem Probengefäss ein wenigstens annähernd schraubenförmige Kanäle aufweisendes Zwi-35 schenstück angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform ist also nicht die zum Zuführen von Substanzen dienende Leitung unmittelbar tangential an das Probengefäss angeschlossen, sondern es wird der dem Probengefäss axial zugeführten Substanz in Kanälen, welche dem Pro- -40 bengefäss axial vorausgehen, die tangentiale Bewegungskomponente erteilt, welche eine Rotation der Substanz in dem Probengefäss gewährleistet.

Die schraubenförmigen Kanäle könneil beispielsweise von Vertiefungen in und/oder Erhebungen an der Wandoberfläche 45 des Zwischenstückes gebildet werden. In einem solchen Falle kann das Zwischenstück in einfacher Weise von einem genuteten bzw. gerippten und verdrillten Rohrabschnitt gebildet werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Kanäle von Bohrungen in dem Zwischenstück gebildet werden. Auch wenn 50 diese Bohrungen geradlinig sind, kann durch geeignete Schrägstellungen erreicht werden, dass sie als wenigstens annähernd schraubenförmige Kanäle betrachtet werden können.

Die Erfindung bietet u.a. die Möglichkeit, eine Probensubstanz im Durchlauf, also in Bewegung zu untersuchen, bei wel-55 eher die Verwirbelung zu einer guten Durchmischung der Substanz selbst und damit zu einer guten Homogenität im Messbereich führt. Ausserdem kann die Untersuchung der Probensubstanz im Durchlauf beispielsweise bei einer NMR-spektroskopi-schen Untersuchung eine einfache Messung der Relaxation T1 60 ermöglichen.

Das erfindungsgemässe Spinresonanz-Spektrometer ist beispielsweise dazu geeignet, mit einem Chromatographen verbunden zu werden, so dass eine automatische Zufuhr und Ableitung der vom Chromatographen getrennten Fraktionen zu bzw. von 65 dem Probengefäss stattfinden kann. Bei einem Hochdruck-Chromatographen stehen Flüssigkeiten unter hohem Druck zur Verfügung, die unmittelbar dem Probengefäss zugeleitet werden können. Der Druck reicht auch aus, um eine Rotation der

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Probensubstanz durch tangentiale Einleitung in das Probengefäss zu gewährleisten. Daher genügt es in vielen Fällen, wenn Einrichtungen vorgesehen sind, die den direkten Durchlauf der vom Chromatographen getrennten Fraktionen durch das Probengefäss bewirken.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Probenrohr-Anordnung eines Spinresonanz-Spektrometers nach der Erfindung in Verbindung mit einer Einrichtung zum Wechseln der Probensubstanz,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II durch die Probenrohr-Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Probenrohr-Anordnung eines weiteren Spinresonanz-Spektrometers in Verbindung mit einer Einrichtung zum Wechseln der Probensubstanz, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch die Anordnung nach Fig. 3,

Fig. 5. einen Schnitt längs der Linie V-V durch die Anordnung nach Fig. 3,

Fig. 6 einen Schnitt ähnlich Fig. 4 durch eine andere Ausführungsform eines Anschlussblockes, der in der Anordnung nach Fig. 3 verwendbar ist,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII durch den Anschlussblock nach Fig. 6 und

Fig. 8 die Ansicht eines verdrillten Rohrstückes, das an Stelle des Anschlussblockes in der Anordnung nach Fig. 3 verwendbar ist.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung umfasst das Probengefäss 83 eines Kernresonanz-Spektrometers von bekanntem Aufbau. Das Probengefäss 83 wird von einem Glasröhrchen gebildet, dessen Enden in zwei Anschlussblöcke 84 und 85 eingesetzt sind. Die Anschlüssblöcke 84 und 85 sind in nicht näher dargestellter Weise mit tragenden Bauteilen des Spektrometers verbunden. Eine Spule 86 umgibt das Probengefäss 83 im Bereich zwischen den beiden Blöcken 84 und 85. Der obere Block 85 ist mit einem zur Achse des Probengefässes 83 fluchtenden Rohrstutzen versehen, von dem aus eine Leitung 88 zu Einrichtungen 89 zum Zuführen und/oder Ableiten von Probensubstanzen und ggf. Spülmedien führt. Die Einrichtungen 89 zum Zuführen und/oder Ableiten von Probensubstanzen und ggf. Spülmedien umfassen die notwendigen Behälter für Probensubstanzen und Spülmedien, Leitungen und Ventile sowie Pumpen oder sonstige Druckwellen, die erforderlich sind, um aufgrund manuell gegebener oder automatisch eingeleiteter Steuerbefehle Substanzen in das Probengefäss 83 bis über die Höhe der Spule 86 einzuführen, nach der Aufnahme des Spektrums wieder abzuführen oder aber kontinuierlich durch das Probengefäss 83 hindurchzuleiten. Dabei kann durch Anwendung von Über- und Unterdruck die Richtung der Zu- und Abfuhr beliebig gewählt werden.

Von den Einrichtungen 89 führt eine zweite Leitung 90 zu einem Wärmetauscher 91, der über Leitungen 95 und 96 mit einer Temperaturregeleinheit 97 verbunden ist und über ein Rohr 92 mit dem unteren Block 84 in Verbindung steht. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Rohr 92 so angeordnet, dass seine Bohrung 93 tangential in eine Bohrung 94 mündet, die sich an das untere Ende des Probengefässes 83 anschliesst. Wird über das Rohr 92 eine Probensubstanz mit ausreichender Geschwindigkeit in das Probengefäss 83 befördert, so erhält die Probensubstanz durch den tangentialen Einlauf in das Probengefäss eine zum Probengefäss tangentiale Bewegungskomponente, die zur Folge hat, dass die Probensubstanz innerhalb des Probengefässes eine Rotation ausführt. Auf diese Weise kann eine gute Homogenität der Probe im Messbereich erzielt werden, ohne dass hierzu eine Rotation des Probengefässes selbst notwendig wäre.

Die tangentiale Anordnung der Zufuhrleitung bietet auf besonders einfache Weise die Möglichkeit, mehrere Leitungen in der gleichen Ebene in das Probengefäss münden zu lassen, um mehrere Substanzen gleichzeitig zuzuführen, die durch die ein-5 geleitete Rotationsbewegung sofort sehr gut vermischt werden.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einrichtungen 89 zum Zuführen und/oder Ableiten von Probensubstanzen und ggf. Spülmedien über schematisch angedeutete Leitungen 100 mit einem Chromatographen 101 verbun-10 den. Die Einrichtungen 89 sind hierbei so ausgebildet, dass sie den direkten Durchlauf der vom Chromatograph 101 getrennten Fraktionen durch das Probengefäss 83 bewirken.

Bei der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besteht das Probengefäss 183 aus einem Glas-15 röhrchen, dessen Enden in zwei Anschlussblöcke 184 und 185 eingesetzt sind. Die Anschlussblöcke 184 und 185 sind in nicht näher dargestellter Weise mit tragenden Bauteilen des Spektrometers verbunden. Eine Spule 186 umgibt das Probengefäss 183 im Bereich zwischen den beiden Blöcken 184 und 185. Der 20 obere Block 185 ist mit einem zur Achse des Probengefässes 183 fluchtenden Rohrstutzen versehen, von dem aus eine Leitung 188 zu Einrichtungen 189 führt, die zum Zuführen und/ oder Ableiten von Probensubstanzen und ggf. Spülmedien dienen. Von diesen Einrichtungen 189 führt eine zweite Leitung 25 190 zu einem Wärmetauscher 191, der über ein Rohr 192 mit dem unteren Anschlussblock 184 in Verbindung steht. Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, enthält der Anschlussblock 184 eine Kammer 100, in der sich ein Einsatz 101 mit spiralförmigen Leitflächen befindet. Wird über das Rohr 192 eine Probensub-30 stanz mit ausreichender Geschwindigkeit in das Probengefäss 183 befördert, so wird die Probensubstanz durch die Leitflächen des Einsatzes 101, welche der Substanz eine zum Probengefäss tangentiale Bewegungskomponente erteilen, in Rotation versetzt. Auf diese Weise kann eine gute Homogenität der Probe 35 im Messbereich erzielt werden. Dabei wäre es auch möglich, mehrere Leitungen koaxial zueinander oder nebeneinander mit dem Anschlussblock 184 zu verbinden, um mehrere Substanzen gleichzeitig zuführen zu können, die dann durch die mittels des Einsatzes 101 eingeleitete Rotationsbewegung sofort sehr gut 40 vermischt werden.

Bei der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist der untere Anschlussblock 284, in den von oben das Probengefäss 183 und von unten in die Leitung 192 mündet, eine Querwand 285 auf, die mit schräg gestellten Boh-4S rungen 286 versehen ist. Diese geradlinigen Bohrungen können aufgrund ihrer Stellung als Abschnitte von Schraubenlinien betrachtet werden, so dass also diese Bohrungen annähernd schraubenförmige Kanäle bilden, durch welche die im Probenrohr 183 zugeführte Substanz hindurchgepresst werden muss. 50 Dabei erhält diese Substanz wiederum eine tangential zum Probenrohr 183 gerichtete Bewegungskomponente, durch welche die in das Probengefäss 183 eingeführte Substanz in Rotation versetzt wird, welche eine Homogenisierung der Substanz im Messbereich gewährleistet.

Wie in Fig. 8 dargestellt, kann an Stelle eines Anschlussblockes 184 auch ein Zwischenstück in Form eines verdrillten Rohrabschnittes 384 benutzt werden, an das sich sowohl das vom Wärmetauscher 191 kommende Rohr 192 als auch das Probengefäss 183 unmittelbar anschliessen. Der Rohrabschnitt 60 384 kann beispielsweise ebenso wie das Rohr 192 und das Probengefäss 183 aus Glas bestehen und zusammen mit diesem einteilig ausgebildet sein. Der Rohrabschnitt 384 hat eine solche Querschnittsform, dass durch die Verdrillung an seiner inneren Wandoberfläche schraubenförmige Vertiefungen und/oder Er-65 hebungen entstehen, die wiederum als Leitflächen wirken, welche der zugeführten Substanz eine in bezug auf das Probengefäss 183 tangentiale Bewegungskomponente und infolgedessen eine Drehung erteilen.

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Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass der Durchschnittsfachmann den Anschlussblöcken und Zwischenstücken eine Vielzahl anderer Formen geben kann, die alle die gleiche Wirkung haben, eine hindurchgeleitete Substanz in Rotation zu versetzen. Dabei kann die Form und der Querschnitt der schraubenförmigen Kanäle sowohl von der Art der zuzuführenden Substanzen als auch von dem Druck und der Strömungsgeschwindigkeit abhängen, mit welchen diese Substanzen zuge-5 führt werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

635 434 PATENTANSPRÜCHE

1. Spinresonanz-Spektrometer mit einem die zu untersuchende Substanz enthaltenden Probengefäss, an dessen Ende Leitungen zum Zu- und Abführen von Substanzen angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Zuführen von Substanzen dienende Leitung (92,93) mit dem Probengefäss (83) derart verbunden ist, dass die Bewegungsrichtung der zugeführten Substanz beim Eintritt in das Probengefäss (83) eine tangential zum Probengefäss gerichtete Komponente aufweist und infolgedessen die Substanz im Probengefäss eine Rotation ausführt.

2. Spektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Zuführen von Substanzen dienende Leitung (92, 93) im wesentlichem tangential in das Probengefäss (83) mündet.

3. Spektrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Zuführleitungen auf den Umfang des Pro-bengefässes verteilt in der gleichen Ebene in das Probengefäss münden.

4. Spektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer im wesentlichen axial zum Probengefäss (183) angeordneten Leitung (192) und dem Probengefäss (183) ein wenigstens annähernd schraubenförmige Kanäle aufweisendes Zwischenstück (184) angeordnet ist.

5. Spektrometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle von Vertiefungen in und/oder Erhebungen an der Wandoberfläche des Zwischenstückes (384) gebildet werden.

6. Spektrometer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (384) von einem genuteten bzw. gerippten und verdrillten Rohrabschnitt gebildet wird.

7. Spektrometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle von Bohrungen (186) in dem Zwischenstück (184) gebildet werden.

8. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Zuführleitungen im Bereich ihrer Mündungen koaxial zueinander angeordnet sind.