DD264075A1

DD264075A1 - ARRANGEMENT FOR PLATFORM TECHNOLOGY IN FLAME-FREE ATOMIC ABSORPTION

Info

Publication number: DD264075A1
Application number: DD30635487A
Authority: DD
Inventors: Berndt Findeisen
Original assignee: Elektrokohle Lichtenberg Veb
Priority date: 1987-08-26
Filing date: 1987-08-26
Publication date: 1989-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, bestehend aus Heizrohr und in das Heizrohr eingeschobener Plattform, fuer die flammenlose Atomabsorptionsspektrometrie bzw. Atomfluoreszensspektrometrie. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Heizrohr aus Elektrographit besteht und an der Innenwand oder an der Innen- und Aussenwand mit einer Schicht aus quasi einkristallinem Graphit von 10 bis 40 m Dicke und einem mittleren Durchmesser der quasi einkristallinen Bereiche von 5 bis 50 m versehen ist. Die Anordnung zeichnet sich durch eine hoehere analytische Nachweisempfindlichkeit und eine verbesserte Lebensdauer der Kuevetten aus.The invention relates to an arrangement consisting of heating tube and inserted into the heating tube platform for flameless atomic absorption spectrometry or atomic fluorescence spectrometry. The arrangement is characterized in that the heating tube consists of electrographite and provided on the inner wall or on the inner and outer walls with a layer of quasi-monocrystalline graphite of 10 to 40 m thickness and an average diameter of quasi monocrystalline ranges from 5 to 50 m is. The arrangement is characterized by a higher analytical detection sensitivity and an improved lifetime of the cells.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung aus Heizrohr und in das Heizrohr eingeschobener Plattform.The invention relates to an arrangement of heating tube and inserted into the heating tube platform.

Derartige Anordnungen werden in der flammenlosen Atomabsorptionsspektrometri? bzw. in der flnrnmenlosen Atomfluoreszenzspektrometrie zur Überführung der zu analysierenden Elemente in atomaren Dampf mittels Plattformtechnik verwendet.Such arrangements are used in flameless atomic absorption spectrometry? or used in the Flnrnmenlosen atomic fluorescence spectrometry for the transfer of the elements to be analyzed in atomic vapor by means of platform technology.

Characteristic of the known technical solutions

Bei der Plattformtechnik erfolgt die Atomisierung der Analysenprobe im Gegensatz zur Rohrwandtechnik von einer in das Heizrohr eingeschobenen Plattform, die im wesentlichen durch die Strahlung der Rohrwände zeitverzögert aufgeheizt wird. Der wesentliche Vorteil dieser Technik gegenüber der bisher hauptsächlich angewendeten Rohrwandtechnik besteht darin, daß durch die Atomisierung der Probe in die heißere Plattformumgebung nichtspektrale Störungen des Analysensignals auch bei hohen Matrixkonzentrationen weitgehend unterdrückt werden. Hauptsächlich dadurch sowie durch weitere VortbMe dieser Technik soll es möglich sein, die flammenlose Atomabsorption unter gleichen gerätetechnischen Voraussetzungen als absolute analytische Bestimmungsmethode einsetzen zu können (Slavin, W. und G. R. Carnrick: atomic spectroscopy 6 [1985] 6, S. 157 bis 160). Unter den Voraussetzungen eines temperaturstabilisierten Plattformofens (STPF-stabilized temperature plattform furnace) wurden die charakteristischen Massen der typischen, mittels Plattformtechnik bestimmten Elemente theoretisch berechnet (L'vov, B. V.; Nikolaev, V. G.; Norman, E. A.; Polzik, L. K., und Mojica, M.: Spectrochimica Acta41 B [1986] 10, S. 1043-1053). Es ist bereits bekannt, zur Durchführung der Plattformtechnik, insbesondere zur Anwendung des STPF-Prinzips, eine Anordnung zu verwenden, bei der pyrolytisch mit Kohlenstoff beschichtete Elektrographi'.rohre als Heizrohre und massiver Pyrographit bzw. glasartiger Kohlenstoff als Plattform verwendet werden, die in geeigneter Form in dem Heizrohr positioniert sind. Es wurden auch Anordnungen mit Heizrohron aus Elektrographit sowie aus glasartigem Kohlenstoff in der STPF-Technik eingesetzt. Bei Anordnungen mit Heizrohr aus Elektrugraphit erhält man deutlich geringere Nachweisempfindlichkeit (d. h. höhere charakteristische Massen) als mit pyrokohlenstoffbeschichteten Heizrohren, da ein Teil der Atomwolke des zu bestimmenden Elements durch die Poren des Elektrographitrohres entweichen kann und damit für die Absorptionsmessung verlorengeht. Bei Anordnungen mit Holzrohr aus glasartigem Kohlenstoff erhält man ebenfalls wesentlich geringere Nachweisempfindlichkeiten, was mit den ausgeprägten Hafteigenschaften von Metallatomen an aktiven Stellen des glasartigen Kohlenstoffes erklärt wird (Schlemmer, G., und Welz, B.: Fresenius, Z. Anal. Chem. [1987] 323, S. 703-709). Auch bei Anordnungen mit Heizrohren aus Elektrographit, der mit pyrolytischem Kohlenstoff beschichtet ist, erhält man nicht die theoretisch berechneten Nachweisäempfmdiichkeiten, wobei die Differenz zwischen dem theoretischen und dem praktisch unter optimalen Bedingungen erreichten Wert um so größer ist, je ausgeprägter die Neigung dec entsprechenden Elementes zur Karbidbildung istIn the platform technology, the atomization of the sample is carried out in contrast to the pipe wall technology of a pushed into the heating tube platform, which is heated by the radiation of the tube walls delayed. The main advantage of this technique compared to the tube wall technique mainly used so far is that by the atomization of the sample in the hotter platform environment non-spectral disturbances of the analysis signal are largely suppressed, even at high concentrations of matrix. Mainly by this, as well as by further advantages of this technique, it should be possible to use the flameless atomic absorption under the same equipment technical conditions as an absolute analytical determination method (Slavin, W. and GR Carnrick: atomic spectroscopy 6 [1985] 6, pp. 157 to 160) , Under the prerequisites of a temperature-stabilized temperature platform furnace (STPF), the characteristic masses of typical elements determined by platform technology were theoretically calculated (L'vov, BV, Nikolaev, VG, Norman, EA, Polzik, LK, and Mojica, M .: Spectrochimica Acta41 B [1986] 10, pp. 1043-1053). It is already known, for carrying out the platform technology, in particular for the application of the STPF principle, to use an arrangement in which pyrolytically carbon-coated electrograph tubes are used as heating tubes and solid pyrographite or glassy carbon as a platform which can be used in a suitable manner Form are positioned in the heating tube. Arrangements were also used with Heizrohron of electrographite and glassy carbon in the STPF technique. In arrangements with heating tube of electrugraphite, significantly lower detection sensitivity (i.e., higher characteristic masses) is obtained than with pyrocarbon-coated heating tubes, since part of the atomic cloud of the element to be determined can escape through the pores of the electrographite tube and thus be lost for absorption measurement. Glassy carbon wood tube assemblies also have significantly lower detection sensitivities, as explained by the pronounced adhesive properties of metal atoms at active sites of the glassy carbon (Schlemmer, G., and Welz, B .: Fresenius, Z. Anal. Chem. 1987] 323, pp. 703-709). Even with arrangements with heating tubes made of electrographite coated with pyrolytic carbon, one does not obtain the theoretically calculated detection characteristics, the difference between the theoretical value and that achieved practically under optimum conditions being greater, the more pronounced the inclination of the corresponding element Carbide formation is

Damit können wesentliche analytische Möglichkeiten der Plattformtechnik nicht genutzt werden. Thus, essential analytical possibilities of platform technology can not be used.

Object of the invention

Ziel d«r Erfindung ist es, eine Anordnung für die Plattformtechnik, insbesondere für die STPF-Technik zu finden, die eine hohe Nachweisempfindlichkeit d. h. geringe charakteristische Massen, gewährleistet, die Lebensdauer der Anordnung Rohr/Plattform arhöht und die einfach in großen Serien mit hoher Gleichmäßigkeit zu fertigen ist.The object of the invention is to find an arrangement for the platform technology, in particular for the STPF technique, which has a high detection sensitivity d. H. low characteristic masses, ensures the life of the assembly tube / platform arhöht and easy to manufacture in large series with high uniformity.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für die Durchführung der Plattformtechnik so zu verändern, daß eine stark verbesserte Nachweisempfindlichkeit erreicht wird, wobei gleichzeitig Reinigungsfähigkeit und Lebensdauer der Anordnung erhöht werden.The invention has for its object to change an arrangement for the implementation of the platform technology so that a much improved detection sensitivity is achieved, at the same time cleaning ability and life of the device can be increased.

Erfindungsgomäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Anordnung für die Plattformtechnik mit einem Heizrohr aus Elektrographit verwendet wird, das mit einer quasi einkristallinf/n Graphitschicht von 10 bis 40pm Dicke an der Innen- bzw. Innen- und Außenwand versehen ist, wobei die quasi einkristalline Graphitschicht keine Gefüge.- und Strukturstörungen durch Kanten, Vorsprünge u. a. mechanische Einschnitte aufweisen darf, wie sie z. B. durch Einschnitte im Heizrohr zur mechanischenErfindungsgomäß the object is achieved in that an arrangement for the platform technology is used with a heating tube made of electrographite, which is provided with a quasi einkristallinf / n graphite layer of 10 to 40pm thickness on the inner and inner and outer wall, the quasi monocrystalline graphite layer no structural and structural disturbances due to edges, protrusions a. a. may have mechanical incisions, as z. B. by cuts in the heating tube for mechanical

Fixierung der Plattform entstehen, und daß in dieses Heizrohr eine Plattform aus Pyrographit, glasartigem Kohlenstoff, Elektrographit u. a Werkstoffen ohne Fixlerhilfe eingelegt wird. Als quasi einkristallin wird dabei eine Graphitschicht bezeichnet, die einen mittleren Durchmesser der einkristallinen Bezirke nach thermisch-chemischer Ätzung /on 6 bis ΒΟμιπ aufweist. Es wurde nämlich gefunden, daß die Nachweisempfindlichkeit in einer Anordnung für die Plattformtechnik nicht, wie bisher angenommen, bei Gewährleistung der Dichtigkeit für die radiale Atomwolke, wie sie z. B. durch das Aufbringen von pyrolytischen Kohlenstoffschichten gegeben ist, unabhängig vom Charakter der aufgebrachten Dämmschicht ist, sondern Im Gegenteil ganz entscheidend von dem GefOge und der Struktur dieser Schient abhängt, wobei dieser Einfluß mit zunehmender Karbidbildungstendenz des zu bestimmenden Elementes zunimmt.Fixation of the platform arise, and that in this heating tube a platform of pyrographite, glassy carbon, electrographite u. a materials without Fixlerhilfe is inserted. In this case, a graphite layer, which has a mean diameter of the monocrystalline regions after thermal-chemical etching / on 6 to ΒΟμιπ, is referred to as quasi monocrystalline. It has been found that the detection sensitivity in an arrangement for the platform technology not, as previously assumed, while ensuring the tightness of the radial atomic cloud, as z. B. is given by the application of pyrolytic carbon layers, regardless of the nature of the applied insulating layer, but on the contrary very crucially depends on the GefOge and the structure of this rail, this influence increases with increasing carbide formation tendency of the element to be determined.

Ferner wurde gefunden, daß quasi einkristalline Graphitschichten eine wesentlich höhere Reinheit hinsichtlich kritischer Verunreinigungselemente, wie Si. B, Fe und Al aufweisen, wodurch hei vergle'chbarem Reinheitsgrad des Plattf ormateriales mit einer derartigen Anordnung eine höhere Nachweisgrenze erreicht werden kann.It has also been found that quasi-monocrystalline graphite layers have a substantially higher purity with respect to critical impurity elements, such as Si. B, Fe and Al, whereby a higher detection limit can be achieved by means of a heatable coating of the plate material with such an arrangement.

Ferner weist die erfindungsgemäße Anordnung eine wesentlich höhere analytische Lebe nsdruer (d. h. Verwendungsfähigkeit bei festgelegtem Empfindlichkeitsverlust/pro festgelegte Anzahl der Atomfsierungen) auf, woraus erhebliche ökonomische Effekte aus der Einsparung von Heizrohren und der höheren Verfügbarkeit des Gerätes für die flammenlose Atomabsorption mit elektrothermischer Aufheizung resultieren.Furthermore, the arrangement according to the invention has a significantly higher analytical life (i.e., useful sensitivity loss / set atomization capability), which results in significant economic benefits from the heating tube savings and higher device availability for flameless atomic absorption with electrothermal heating.

Ausfühiungsbaispiel The invention will be explained in more detail below on Ausführugsbeispielsn. example 1 As an arrangement for the platform technology was a heating tube made of porous electrographite with a quasi-monocrystalline Graphite layer of 22 pm thickness and a mean diameter of the monocrystalline districts of 45 μm (determined by means of Scanning electron microscopy after chemical-thermal etching) into which a platform of highly purified Glassy carbon without any fixing aid on the inside of the pipe was inserted. By means of AAS apparatus with electrothermal Atomisaiot were under standard conditions (Slavin, W., and Carnrick, G. R .:

atomic spectroscopy 6 [1985] 6, S. 157-160) die Anzahl der notwendigen Ausheizzyklen, charakteristische Massen undatomic spectroscopy 6 [1985] 6, pp. 157-160) the number of necessary Ausheizzyklen, characteristic masses and

Service life of the heating pipes for the typical "platform" elements Al and Ni as well as for the atypical element V (determined in Normally only with pipe technology possible) determined and with the values for a usual arrangement as well as with in the newest Literature published best values compared. Thereafter, for the element Al, the number of required cleaning cycles decreased by a factor of 3, the analytical one Life of the heating tube increased by 8b% and the characteristic mass could be reduced to 4.9pg / 0.0044A (best value:

10pg/0,0044A) gesenkt, d.h. die Nachweisempfindlichkelt beträchtlich erhöht werden.10pg / 0.0044A), i. the detection sensitivity is considerably increased.

For the element Ni, with the same arrangement, the characteristic mass could be reduced to 7,3 pg / 0,0044A over one Literature best of 13pg / 0,0044A be lowered. For the element V, which is usually determined only with the tube wall technology, could with the invention Arrangement 40 pg / 0.0044 A and thus the same value as for the pipe wall technology can be achieved, but with the erh 3blichen Advantages that the application of the platform technology entails. Example 2

In einer weiteren Ausführung der Erfindung betrugen die Dicke der quasi einkristallinen Graphitschicht 38pm und der mittlere Durchmesser der einkristallinen Bezirke 5μπι. Damit erhöhte sich bei der Al-Bestimmung die analytische Lebensdauer des Heizrohres um 12,8% und die charakteristische Masse konnte auf einen Wert von 6,7pg/0,0044A erniedrigt werden.In a further embodiment of the invention, the thickness of the quasi-monocrystalline graphite layer 38pm and the average diameter of the monocrystalline districts 5μπι. Thus, the analytical lifetime of the heating tube increased by 12.8% in the Al determination and the characteristic mass could be lowered to a value of 6.7pg / 0.0044A.

Claims

1. Arrangement for the platform technology in the flameless atomic absorption of heating tube and inserted platform, characterized in that the heating tube of electrographite on the inner wall or on inner and outer walls with a layer of quasi 9inkristallinem graphite of 10 to 40 μηη thickness and a middle Diameter of the quasi monocrystalline ranges from ά to 50Mm is provided.

2. Arrangement for the platform technology according to item 1, characterized in that the heating tube on the inner wall of serving for heating the platform pipe part no mechanical cuts and milled recesses, such as. 3. Fixing aids for the platform, has.

3. Arrangement for the platform technology according to item 1 and 2, characterized in that the platform consists of pyrographite, glassy carbon, electrographite, pyrolytically coated with Koh'dnstoff electrographite, graphite foil or metals such as tungsten and tantalum.