DE102005058160A1 - Atom fluorescence spectrometer e.g. spark emission spectrometer, for analyzing metallic samples, has spark generator producing plasmas in area between electrode and sample surface, and radiation source producing fluorescence radiation - Google Patents

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Abstract

The spectrometer has an auxiliary spark generator (55) producing plasmas in an area between a counter electrode (3) and a sample surface, where a spectrometer optics has an inflow gap, a dispersive unit and a number of sensors. An auxiliary radiation source is arranged for optical radiation of the areas between the electrode and the sample surface, and provided for producing fluorescence radiation. An additional sensor is provided for detecting the fluorescence radiation, where the radiation passes through the optics or the inflow gap with a variable width. An independent claim is also included for a method for analyzing metallic probes by an atom fluorescence spectrometer.

Description

Stand der Technikwas standing of the technique

Die Funkenemissionsspektrometrie (Funken-AES) ist das gebräuchlichste Verfahren zur Routineanalyse metallischer Proben.The Spark emission spectrometry (spark AES) is the most common Method for the routine analysis of metallic samples.

1 zeigt den allgemeinen Stand der Technik anhand einer schematischen Darstellung des Aufbaus solcher Systeme. Ein Funkenstand (1) erlaubt die Auflage einer Probe (2) im Abstand von 0,5 bis 5 mm zu einer Gegenelektrode (3). Der Anregungsgenerator (4) erzeugt zunächst einen Hochspannungsimpuls, der die Atmosphäre zwischen Probenoberfläche und Gegenelektrode (Luft oder Schutzgas) ionisiert und damit niederohmig macht. In 2 ist der ionisierte Plasmakanal dargestellt (8). Durch die ionisierte Funkenstrecke wird ein Stromimpuls geleitet, der eine Dauer von 50 μs bis 2 ms hat. Es bildet sich ein sich expandierendes thermisches Plasma mit Temperaturen zwischen 4000 K und 20000 K aus, in dem freie Atome und Ionen zur Emission eines Linienspektrums angeregt werden. Das emittierte Licht wird in ein optisches System (5) geleitet, auf dessen Fokalkurve (6) die Spektrallinien scharf abgebildet werden. Ein neuer Funke darf erst dann (mit Hilfe eines ionisierenden Hochspannungspulses) gestartet werden, wenn keine leitfähige Brücke von Ionen mehr zwischen Gegenelektrode und Probe besteht. Das begrenzt die maximal mögliche Funkenfolgefrequenz auf 200 Hz bis 800 Hz. Sie ist vom Probenmaterial, der Spülrate, dem Spülgas (meist Argon) und den Strömungsverhältnissen in der Abfunkkammer abhängig. 1 shows the general state of the art with reference to a schematic representation of the structure of such systems. A spark stand ( 1 ) allows the application of a sample ( 2 ) at a distance of 0.5 to 5 mm to a counter electrode ( 3 ). The excitation generator ( 4 ) first generates a high-voltage pulse, which ionizes the atmosphere between the sample surface and counter-electrode (air or inert gas) and thus makes it low-impedance. In 2 the ionized plasma channel is shown ( 8th ). Through the ionized spark gap, a current pulse is passed, which has a duration of 50 microseconds to 2 ms. It forms an expanding thermal plasma with temperatures between 4000 K and 20,000 K, in which free atoms and ions are excited to emit a line spectrum. The emitted light is transformed into an optical system ( 5 ), on whose focal curve ( 6 ) the spectral lines are sharply imaged. A new spark may only be started (with the aid of an ionizing high-voltage pulse) if there is no longer conductive bridge of ions between the counter electrode and the sample. This limits the maximum possible spark repetition frequency to 200 Hz to 800 Hz. It depends on the sample material, the purge rate, the purge gas (usually argon) and the flow conditions in the radio chamber.

Die vom Plasma emittierte Strahlung gelangt entweder auf dem direkten Lichtweg oder über einen Lichtleiter (18) in eine Spektrometeroptik. Spektrometeroptiken mit Konkavgittern (14) sind gebräuchlich. Bei diesem Optiktyp werden Spektrallinien als wellenlängenabhängige Beugungsbilder des Eintrittspaltes (13) auf einer Fokalkurve (6) abgebildet. Zur Erfassung dieses Spektrums sind zwei Konstruktionsprinzipien üblich.

  • 1. Bestückung mit Austrittspalten und Photomultipliern (PMT) (3) Auf der Fokalkurve (6) werden einzelne Linien durch so genannte Austrittspalte (15) ausgeblendet. Die durch die Austrittspalte fallende Strahlungsmengen wird von Photomultipliern (16) in elektrische Ladungen umgesetzt. Die Ladungsmenge wird analogelektronisch über die gewünschte Messzeit integriert.
  • 2. Bestückung mit elektrooptischen Multikanal-Sensoren (4) Es sind elektrooptische Multikanal-Sensoren verfügbar, die aus nebeneinanderliegenden lichtempfindlichen Elementen, so genannten Pixeln bestehen. Die Breite der Pixel ist in der Größenordnung ähnlich der Breite eines Austrittspaltes wie unter <1.> beschrieben. Jedes Pixel ist in der Lage, die auf sie fallende Strahlung in Ladung umzusetzen und diese Ladung gleichzeitig zu sammeln. elektrooptische Multikanal-Sensoren mit 128 bis über 10000 Pixel sind in verschiedenen Technologien kommerziell verfügbar (CCD, CCD, CMOS oder Photodiodenarrays). Werden auf der Fokalkurve (6) einer Konkavgitteroptik elektrooptischen Multikanal-Sensoren montiert, können ganze Spektralbereiche simultan erfaßt werden.
The radiation emitted by the plasma passes either on the direct light path or via a light guide ( 18 ) in a spectrometer optics. Spectrometer optics with concave gratings ( 14 ) are in use. In this type of optics spectral lines are used as wavelength-dependent diffraction patterns of the entrance slit ( 13 ) on a focal curve ( 6 ). To capture this spectrum, two design principles are common.
  • 1. Assembly with exit slits and photomultipliers (PMT) ( 3 ) On the focal curve ( 6 ), individual lines are separated by so-called exit slits ( 15 ) hidden. The amount of radiation falling through the exit slit is measured by photomultipliers ( 16 ) converted into electrical charges. The amount of charge is integrated analogelectronic over the desired measurement time.
  • 2. Assembly with electro-optical multi-channel sensors ( 4 ) There are electro-optical multi-channel sensors available, which consist of adjacent photosensitive elements, so-called pixels. The width of the pixels is on the order of magnitude similar to the width of an exit slit as described under <1.>. Each pixel is able to convert the radiation incident on it into charge and to collect this charge at the same time. Electro-optical multi-channel sensors with 128 to over 10000 pixels are commercially available in various technologies (CCD, CCD, CMOS or photodiode arrays). Be on the focal curve ( 6 ) mounted concave grating optics electro-optical multi-channel sensors, whole spectral ranges can be detected simultaneously.

Aus den zu bestimmten Spektrallinien gehörenden gemessenen Ladungsmengen einer unbekannten Probe können über geeignete Kalibrationsfunktionen deren Element-Konzentrationen errechnet werden.Out the measured quantities of charge belonging to certain spectral lines an unknown sample can be used via appropriate Calibration functions whose element concentrations are calculated.

Für die Auswahl von Spektrallinien gelten folgende Kriterien:

  • 1. Es soll möglichst ein linearer Zusammenhang zwischen Elementkonzentration und abgestrahlter Linienintensität bestehen
  • 2. Ist ein Analyt nicht in der Probe vorhanden, sollte ein möglichst geringes Signal auf der zugehörigen Spektrallinie gemessen werden
  • 3. Die gewählte Spektrallinie sollte nicht von Linien anderer Elemente überlagert sein
The following criteria apply to the selection of spectral lines:
  • 1. It should as possible be a linear relationship between element concentration and emitted line intensity
  • 2. If an analyte is not present in the sample, the lowest possible signal on the associated spectral line should be measured
  • 3. The selected spectral line should not be superimposed by lines of other elements

In der Funken-AES sind die Punkte zwei und drei jedoch nie perfekt zu erfüllen. Nachweisstarke Linien überlappen oft mit unempfindlicheren Linien anderer Elemente. Durch kondensierte Metallpartikel und die heiße Probenoberfläche ist dem Linienspektrum ein von Temperaturstrahlung hervorgerufenes Kontinuum überlagert. Temperaturschwankungen führen zu Schwankungen der Kontiuumstrahlung und begrenzen so die Nachweisempfindlichkeiten der Funkenemissions-Spektrometrie. Man beachte, dass dieses Kontinuum zwangsläufig anwesend ist, da es nur in einem mehrere 1000 K heißen Plasma zur Anregung der zu messenden Emissionslinien kommt. Sind Störlinien überlagert, begrenzen Genauigkeit der Bestimmung des Störelementes und Schwankungen des Störliniensignals die Nachweisgrenze des Analyten. Auch bei der Wahl der Funkendauer, und dem Stromverlauf während eines Funkens muss ein Kompromiss zwischen optimaler Materialverdampfung und optimaler Anregung gefunden werden.In the spark AES points two and three, however, are never perfect to fulfill. High-resolution lines overlap often with less sensitive lines of other elements. By condensed Metal particles and the hot sample surface the line spectrum is superimposed by a continuum caused by temperature radiation. Temperature fluctuations lead fluctuations in the Kontiuumstrahlung and thus limit the detection sensitivity spark emission spectrometry. Note that this continuum inevitably is present, as it is only in a several 1000 K hot plasma to excite the emission lines to be measured. Are interference lines superimposed, limit accuracy of determination of the interfering element and variations of the interfering signal the detection limit of the analyte. Also in the choice of the spark duration, and the current during A spark has to compromise between optimal material evaporation and optimal stimulation.

Funkenemissions-Spektrometer und die damit erreichbaren Nachweisgrenzen wurden bei Kipsch [4], Mika [5], Kudermann [6], Slickers [7], Thomsen [8] und Lührs [9] detailliert bezüglich Nachweisempfindlichkeit, Aufbau und Anforderungen beschrieben.Radio emission spectrometer and the limits of detection that could be achieved with it were at Kipsch [4], Mika [5], Kudermann [6], Slickers [7], Thomsen [8] and Lührs [9] in detail Detection sensitivity, structure and requirements described.

Es sind eine Vielzahl von Applikationen bekannt, die Nachweisgrenzen verlangen, die mit der Emissionsspektrometrie schwer oder gar nicht zu erreichen sind. Solche Applikationen sind die Bestimmung von Bleispuren unter 2 ppm in Gusseisen, die Messung von Te-, Sb- und As-Spuren in Elektrolytkupfer, die quantita tive Bestimmung von Verunreinigungen in Edelmetallen und die Messung von Au, Ir, Pd und Pt im Gehaltsbereich 10 ppb bis 100 ppm in Bleibasis.A variety of applications are known which require detection limits that are difficult or impossible with emission spectrometry are rich. Such applications include the determination of lead marks below 2 ppm in cast iron, the measurement of Te, Sb and As traces in electrolytic copper, the quantitative determination of impurities in precious metals and the measurement of Au, Ir, Pd and Pt in the content range 10 ppb up to 100 ppm in lead.

Zur Verbesserung der Nachweisgrenzen werden Spektrometeroptiken mit spektralen Auflösungen bis zu 10 pm verwendet. Dadurch steigt das Verhältnis zwischen Linien- und Untergrundsignal. Weiter als 10 pm entfernte Störlinien werden ausgeblendet. Die hohe Auflösung wird durch schmale Eintritt- und Austrittspalte, lange Brennweiten und hohe Gitterstrichzahlen erreicht. Lange Brennweiten und schmale Spalte bewirken jedoch in realen Spektrometerdesigns einen niedrigen optischen Leitwert und damit geringe Signalintensitäten, was das Nachweisvermögen wiederum beschränkt. Zudem führen Gitterbrennweiten über 1000 mm zu unhandlich großen Optiksystemen.to Improving the detection limits are spectrometer optics spectral resolutions used up to 10 pm. This increases the relationship between line and line Background signal. Disturbance lines beyond 10 pm are hidden. The high resolution is characterized by narrow entrance and exit slots, long focal lengths and reached high grating line numbers. Long focal lengths and narrow However, gaps cause a low in real spectrometer designs optical conductance and thus low signal intensities, what the detection capability again limited. In addition, lead Grid focal lengths over 1000 mm to unwieldy large optics systems.

Ein weiterer Weg zur Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit besteht darin, die während der ersten Mikrosekunden des Funkens emittierte Strahlung nicht in die Messung einzubeziehen. Während dieser ersten Funkenphase hat der Strom führende Kanal zwischen Probenoberfläche und Gegenelektrode nur wenige Mikrometer Durchmesser. Dadurch kommt es dort zu hohen Stromdichten und Spitzentemperaturen von über 10000 K, die starke Kontinuumstrahlung hervorrufen.One further way to improve the detection sensitivity exists in that, during the radiation emitted in the first microsecond of the spark does not enter the Include measurement. While This first spark phase has the current leading channel between sample surface and Counter electrode only a few micrometers in diameter. This comes There it too high current densities and peak temperatures of over 10,000 K, which cause strong continuum radiation.

Auch dieses Verfahren reduziert die störende Kontinuumstrahlung lediglich, ohne sie gänzlich zu beseitigen.Also this method only reduces the disturbing continuum radiation without her entirely too remove.

Es sind Atomfluoreszenzspektrometer bekannt, die hauptsächlich zur Einzelelementbestimmung von Gasen und Flüssigkeiten eingesetzt werden. 5 skizziert einen exemplarischen Aufbau, der zur Analyse von Pb in Wasser und Fe in Ätzgasen eingesetzt wurde. Eine detaillierte Beschreibung findet sich bei Grazhulene/Khvostikov [2] [3]. Eine Tantalspirale wird mit einem Tropfen der zu analysierenden Flüssigkeit benetzt. Die Tantalpirale wird durch einen Stromimpuls so stark aufgeheizt, dass das Probenmaterial verdampft und atomisiert wird. Die so entstandene Atomwolke wird von einer gerichteten Strahlung einer gepulsten Pb-Hohlkathodenlampe beleuchtet. Es kommt zu Fluoreszenz: die Bleiatome werden durch die Strahlung der Pb-Hohlkathodenlampe angeregt und senden bei Rückfall der Elektronen in einen niedrigeren Energiezustand Licht einer Pb-Spektrallinie aus. Das fluoreszierende Licht breitet sich im Gegensatz zum Anregungslicht in alle Richtungen aus. Wird ein Photomultiplier im rechten Winkel zur Anregungslichtquelle angeordnet und durch eine geeignete Blende der Einfall von Anregungsstrahlung verhindert, wird nur Fluoreszenzstrahlung gemessen. Ein Lock-In-Verstärker sorgt dafür, dass nur Licht der Modulationsfrequenz der Hohlkathodenlampe integriert wird. So wird der thermische Untergrund der A tomwolke und der Tantalspirale eliminiert. Die Atomfluoreszenz-spektrometrie (AFS) hat folgende Vorteile gegenüber der Funken-AES:

  • • Es gibt keine überlagerten Störlinien, weil nur Linien des Analyten zur Fluoreszenz angeregt werden
  • • Der Einfluß des thermische Untergrund kann durch Pulsen der Fluoreszenz-Anregungsquelle wirksam unterdrückt werden
Atomic fluorescence spectrometers are known, which are mainly used for single element determination of gases and liquids. 5 outlines an exemplary setup used to analyze Pb in water and Fe in etching gases. A detailed description can be found in Grazhulene / Khvostikov [2] [3]. A tantalum spiral is wetted with a drop of the liquid to be analyzed. The tantalum spiral is heated up so much by a current pulse that the sample material is evaporated and atomized. The resulting atomic cloud is illuminated by a directed radiation of a pulsed Pb hollow cathode lamp. It comes to fluorescence: the lead atoms are excited by the radiation of the Pb hollow cathode lamp and emit when the electrons fall back into a lower energy state light of a Pb spectral line. The fluorescent light, unlike the excitation light, propagates in all directions. If a photomultiplier is arranged at right angles to the excitation light source and the incidence of excitation radiation is prevented by a suitable diaphragm, only fluorescence radiation is measured. A lock-in amplifier ensures that only light of the modulation frequency of the hollow cathode lamp is integrated. This eliminates the thermal background of the cloud and the tantalum spiral. The atomic fluorescence spectrometry (AFS) has the following advantages over the spark AES:
  • • There are no superimposed interfering lines because only lines of the analyte are excited to fluoresce
  • • The influence of the thermal background can be effectively suppressed by pulsing the fluorescence excitation source

Für Pb in Wasser wurden mit der in [2] und [3] beschriebenen Vorrichtung eine Nachweisgrenze von 0,35 ppb erreicht.For Pb in Water became with the device described in [2] and [3] a Detection limit of 0.35 ppb achieved.

Ein Einsatz der AFS zur direkten Analyse von Metallen ist derzeit nicht bekannt.One The use of AFS for the direct analysis of metals is currently not known.

Beschreibung der Erfindungdescription the invention

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung mit darauf abgestimmtem Messverfahren, die eine Atomfluoreszenzmessung von Metallen gestattet und wegen der Beseitigung der Einflüsse von thermischem Untergrund und von Störlinien niedrigere Nachweisgrenzen erlaubt. Dadurch werden die hauptsächlich die Nachweisempfindlichkeit der Funkenspektroskopie limitierenden Störstrahlungsquellen ausgeschaltet.object the invention is a device with a matched measuring method, which allows an atomic fluorescence measurement of metals and because the elimination of influences lower detection limits from thermal background and interference lines allowed. This will mainly affect the detection sensitivity the radio spectroscopy limiting interfering radiation sources off.

Der Materialabbau von der Probe (2) erfolgt durch einen Funken mit den in der Funken-AES üblichen Parametern. Ca. 300 μs nach der stromführenden Phase einer einzelnen Funkenentladung ist die Emission weitgehend abgeklungen. Die Metalldampfwolke hat sich fast auf Normaldruck/Zimmertemperatur entspannt und abgekühlt. Es verbleibt allerdings eine Atomwolke (10) zwischen Probe (2) und Gegenelektrode (3), die erst einige Millisekunden später vollständig zu Kondensatpartikeln koagulieren. Soll nun der Analyt bestimmt werden, kann die Atomwolke einer monochromatischen Strahlung einer solchen Wellenlänge ausgesetzt werden, die von den Analyt-Atomen absorbiert werden kann. Die so angeregten Analytatome verlassen nach typisch 10–12 s den angeregten Zustand. Bei Rückkehr in den Grundzustand wird Strahlung der gleichen Wellenlänge wie die anregende Strahlung emittiert. Man spricht hier von Resonanzfluoreszenz. Allerdings kehren nicht alle Atome in den Grundzustand zurück, einige nehmen energetisch über dem Grundzustand liegende Energieniveaus an. Wird auf einen über dem Grundzustand liegendes Niveau gewechselt, hat die ist die emittierte Strahlung eine niedrigere Frequenz als die anregende. Die Aussendung von längerwelliger Strahlung, ausgelöst durch Anregung mit kurzwelligerer Strahlung aus dem Grundzustand wird als verschobene oder Stokes-Fluoreszenz bezeich net. Günstige Bestrahlungsdauern zur Fluoreszenzerzeugung liegen zwischen 50 und 500 μs. Mit zunehmendem zeitlichen Abstand vom Funkenereignis wird die Atomwolke durch das Spülgas von ihrer ursprünglichen Position entfernt (verblasen).The degradation of the sample ( 2 ) is carried out by a spark with the usual parameters in the spark AES. Approximately 300 μs after the current-carrying phase of a single spark discharge, the emission has largely subsided. The metal vapor cloud has relaxed and cooled almost to normal pressure / room temperature. However, there remains an atomic cloud ( 10 ) between sample ( 2 ) and counterelectrode ( 3 ), which only completely coagulate to condensate particles a few milliseconds later. If the analyte is now to be determined, the cloud of atoms can be exposed to a monochromatic radiation of such a wavelength that can be absorbed by the analyte atoms. The excited analyte atoms leave the excited state after typically 10 -12 s. Upon return to the ground state, radiation of the same wavelength as the exciting radiation is emitted. This is called resonance fluorescence. However, not all atoms return to the ground state, some take energy levels higher than the ground state. When switching to a level above the ground level, the emitted radiation has a lower frequency than the stimulating one. The emission of longer-wave radiation, triggered by excitation with short-wave radiation from the ground state is referred to as shifted or Stokes fluorescence net. Favorable irradiation times for fluorescence generation are between 50 and 500 μs. With increasing time interval from the spark event, the atomic cloud is removed (blown) by the purge gas from its original position.

Die Messvorrichtung der Erfindung (5) ist folgendermaßen aufgebaut: Zur Erzeugung der Fluoreszenz wird eine Hilfsstrahlungsquelle (21) eingesetzt.The measuring device of the invention ( 5 ) is constructed as follows: To generate the fluorescence, an auxiliary radiation source ( 21 ) used.

Diese Hilfsstrahlungsquelle kann folgendermaßen realisiert werden sein:

  • 1. Durch ein Funkenplasma nach Patentanspruch 3 In diesem Fall besteht die Hilfsstrahlungsquelle aus einem zweiten Funkenstand, einem zweiten Anregungsgenerator und einer Metallprobe, die fest auf dem zweiten Funkenstand montiert ist. Die Metallprobe enthält nur Elemente, die zur Fluoreszenz vorgesehen sind. Der Funken des Hilfsgenerators wird zeitlich verzögert gegenüber dem Hauptfunken ausgelöst, nämlich dann, wenn dort nach einer Entladung eine erkaltete Atomwolke vorliegt.
  • 2. Durch ein Bogenplasma nach Patentanspruch 4 Alternativ kann statt eines Funkengenerators ein Bogengenerator verwendet werden. Es empfiehlt sich, einen Generator mit variablen Bogenstrom zu benutzen. Der Bogen brennt dann kontinuierlich mit niedrigem Strom, wenn keine Fluoreszenz benötigt wird. Sobald die Atomwolke im Hauptfunkenstand zur Fluoreszenz angeregt werden soll sorgt eine Stromüberhöhung für ausreichende Signalintensität. Es ist zu bemerken, dass der Strom nicht beliebig überhöht werden kann. Bei starken Strömen kommt es zu Verbreiterungen der Analytlinien und zu Selbstabsorbtionseffekten. Damit ist eine Verringerung der Linienintensität bei den Wellenlängen, die Fluoreszenz auslösen können verbunden.
  • 3. Durch eine gepulste HKL als Hilfsstrahlungsquelle (nach Anspruch 5) Die gepulste HKL als Hilfsstrahlungsquelle wird ähnlich wie die gepulste Bogenentladung betrieben. Die Lampe brennt, solange keine Fluoreszenzanregung benötigt wird, mit einem niedrigen Lampenstrom (einige mA) wird Fluoreszenzanregung gewünscht, wird der Lampenstrom auf den maximal zulässigen Wert (meist in der Größenordnung 100 mA) erhöht. Alternativ kann der Lampenstrom aber auch im Kiloherzbereich ein- und komplett ausgeschaltet werden. Dann stehen für die einem Funken nachgeschaltete Fluoreszenzphase mehrere Lampenpulse zur Verfügung. Bei der gepulsten HKL kann es zu den gleichen Problemen wie beim elektrischen Bogen als Hilfsanregungsquelle kommen. Auch hier hat eine Stromüberhöhung möglicherweise eine Linienverbreiterung und Selbstabsorption zur Folge.
  • 4. Durch einen Farbstofflaser nach Anspruch 6 Ein Farbstofflaser kann direkt die zur Erzeugung der Fluoreszenz erforderliche Wellenlänge erzeugen. Sollen mehrere Analyten gemessen werden ist es sinnvoll, den Lichtleiter (11) durch ein Lichtleiterbündel zu ersetzen, dessen Einzellichtleiter zu je einem Farbstofflaser führt.
  • 5. Durch ein laserinduziertes Plasma nach Anspruch 7 Das laserinduzierte Plasma als Hilfsstrahlungsquelle ist in seinen Eigenschaften dem Funkenplasma ähnlich. Von der Hilfsprobe wird durch einen Laserimpuls Material verdampft, welches ein Plasma bildet, das zur Fluoreszenzauslösung verwendbare Strahlung aussendet.
This auxiliary radiation source can be realized as follows:
  • 1. By a spark plasma according to claim 3 In this case, the auxiliary radiation source consists of a second spark, a second excitation generator and a metal sample, which is fixedly mounted on the second spark stand. The metal sample contains only elements intended for fluorescence. The spark of the auxiliary generator is triggered delayed with respect to the main spark, namely, when there is a cooled-off atomic cloud after a discharge.
  • 2. By a bow plasma according to claim 4 Alternatively, instead of a spark generator, a bow generator can be used. It is recommended to use a generator with variable arc current. The arc then burns continuously with low current when no fluorescence is needed. As soon as the atomic cloud in the main spark level is to be excited to fluoresce, an excess of current ensures sufficient signal intensity. It should be noted that the current can not be increased arbitrarily. Strong currents cause broadening of the analyte lines and self-absorption effects. This is associated with a reduction in line intensity at the wavelengths that can trigger fluorescence.
  • 3. By a pulsed HVAC as an auxiliary radiation source (according to claim 5) The pulsed HVAC as an auxiliary radiation source is operated similarly to the pulsed arc discharge. The lamp burns, as long as no fluorescence excitation is needed, with a low lamp current (a few mA), fluorescence excitation is desired, the lamp current is increased to the maximum allowable value (usually in the order of 100 mA). Alternatively, however, the lamp current can also be switched on and off completely in the kilohertz range. Then there are several lamp pulses available for the fluorescence phase connected downstream of a spark. The pulsed HVAC can have the same problems as the electric arc as an auxiliary excitation source. Again, an excess current may result in line broadening and self-absorption.
  • 4. By a Dye Laser According to Claim 6 A dye laser can directly generate the wavelength required to produce the fluorescence. If several analytes are to be measured, it makes sense to connect the light guide ( 11 ) To replace by a fiber optic bundle whose individual light guide leads to a respective dye laser.
  • 5. By a laser-induced plasma according to claim 7 The laser-induced plasma as an auxiliary radiation source is similar in its properties to the spark plasma. From the auxiliary sample material is evaporated by a laser pulse, which forms a plasma that emits usable radiation for fluorescence release.

Die unter 1-4 genannten Hilfslichtquellen senden ein komplexes Spektrum aus, das neben dem Spektrum des oder der Analyten auch Linien von Ar, O oder N enthalten können. Eine Vorzerlegeoptik (19) erlaubt es, die von der Hilfsstrahlungsquelle emittierte Strahlung auf einen definierten Frequenzbereich, meist ein Bereich, in dem nur Linien des oder der Analyten zu finden sind, zu beschränken. Für die meisten Applikationen reicht hier ein Bandpass-Farbfilter wie bei der Diskussion einer konkreten Erfindungsausführung diskutiert werden wird. Es ist aber auch möglich zur Vorzerlegung schmalbandige Interterenzfilter, Gitter- oder Prismenoptiken zu verwenden.The auxiliary light sources mentioned under 1-4 emit a complex spectrum which, in addition to the spectrum of the analyte or analytes, can also contain lines of Ar, O or N. A pre-decomposition optics ( 19 ) allows the radiation emitted by the auxiliary radiation source to be limited to a defined frequency range, usually an area in which only lines of the analyte or analytes are to be found. For most applications, a bandpass color filter is sufficient, as will be discussed in the discussion of a concrete invention implementation. However, it is also possible to use narrowband interference filters, grating or prism optics for pre-decomposition.

Eine Modulationseinrichtung (20) ermöglicht ein Zerhacken des zur Fluoreszenzanregungslichts. Als Zerhacker können nach Anspruch 8 rotierende Blenden oder nach Anspruch 9 elektrooptische Blenden wie Pockels- oder Kerrzellen verwendet werden. Durch die Zerhackung des Fluoreszenz-Anregungslichtes wird eine Modulation der Fluoreszenz-Emission bewirkt. Das ist aus folgendem Grund wünschenswert: Die Fluoreszenzanregung erfolgt nach dem Ende der stromführenden Phase eines Funkens. Die Strahlungsemission klingt zwar exponentiell ab, eine Reststrahlung ist aber wegen Resonanzfluoreszenz (Lichtquanten werden wiederholt absorbiert und zeitverzögert reemittiert) und Strahlung aus verbotenen Übergängen noch nach über 300 μs gerechnet ab Ende des Stromflusses nachzuweisen. Ist das Fluoreszenzlicht nun moduliert, kann nach Anspruch 10 mit Hilfe eines Lock-In-Verstärkers (24) vor dem Integrator (25) gezielt der modulierte Signalanteil vom unmodulierten Rest-Emissionsignal getrennt werden.A modulation device ( 20 ) allows chopping the fluorescence excitation light. As chopper according to claim 8 rotating diaphragms or according to claim 9 electro-optical diaphragms such as Pockels or Kerr cells can be used. The chopping of the fluorescence excitation light causes a modulation of the fluorescence emission. This is desirable for the following reason: fluorescence excitation occurs after the end of the current-carrying phase of a spark. Although the radiation emission sounds exponential, residual radiation is due to resonance fluorescence (light quanta are repeatedly absorbed and re-emitted time-delayed) and radiation from forbidden transitions after more than 300 μs calculated from the end of the current flow. If the fluorescent light is now modulated, can according to claim 10 using a lock-in amplifier ( 24 ) in front of the integrator ( 25 ) the modulated signal component is separated from the unmodulated residual emission signal.

Um die in der Funken-OES bewährten Funkenstative verwenden zu können, empfiehlt es sich nach Anspruch 2 ausschließlich die Stokes-Fluoreszenz (verschobene Fluoreszenz) zu messen. Resonanzfluoreszenz ist zwar prinzpiell verwendbar, in diesem Fall sind aber Vorkehrungen zu treffen, dass kein Licht der Hilfsstrahlungsquelle den Lichtauslass (32) erreicht. Lichteinlassöffnung (33) und Lichtauslass sind im rechten Winkel zueinander auszurichten. Streuung an der Spitze der Elektrode (3), der Oberfläche der Probe (2) und koagulierten Kondensat-Teilchen müssen unterbunden werden. Das ist schwierig in die Praxis umzusetzen.In order to use the proven in the spark OES spark stands, it is recommended to measure according to claim 2 exclusively the Stokes fluorescence (shifted fluorescence). Although resonance fluorescence is prinzpiell usable, in In this case, however, precautions must be taken that no light of the auxiliary radiation source the light outlet ( 32 ) reached. Light inlet opening ( 33 ) and light outlet are to be aligned at right angles to each other. Scattering at the tip of the electrode ( 3 ), the surface of the sample ( 2 ) and coagulated condensate particles must be prevented. That's difficult to put into practice.

In 5 ist die Konstruktion zur ausschließlichen Nutzung der Stokes-Fluoreszenz wiedergegeben. Das Funkenstativ (1) mit Gegenelektrode (3) ist dann weitgehend wie in der Funken-AES üblich aufgebaut. Die einzige Erweiterung besteht aus einem Lichtleiter oder direktem Lichteinlaß (11), mit dem nach Erkalten des Plasmas die verbleibende Atomwolke (10) beleuchtet wird.In 5 the construction is reproduced for the exclusive use of Stokes fluorescence. The spark tripod ( 1 ) with counter electrode ( 3 ) is then largely constructed as usual in the spark AES. The only extension consists of a light guide or direct light inlet ( 11 ), after the plasma has cooled, the remaining atomic cloud ( 10 ) is illuminated.

Auch das optische System gleicht dem in 3 vorgestellten klassischen Aufbau mit Photomultiplier-Detektion. Die spektralen Spaltweiten können jedoch wesentlich größer als für die Funken-OES gewählt werden, weil i. A. keine spektralen Interferenzen zu befürchten sind. Weitere Spalte ermöglichen kleinere Bauformen, einen höherer optischer Leitwert und machen die Spaltjustage unkritischer.The optical system is similar to the one in 3 featured classic setup with photomultiplier detection. However, the spectral gap widths can be chosen to be much larger than for the spark OES because i. A. no spectral interference are to be feared. Further gaps allow smaller designs, a higher optical conductance and make the gap adjustment less critical.

Es ist vorteilhaft, nach Anspruch 11 die Spannungsversorgung des Photomultipliers (23) abschaltbar zu machen und nach Anspruch 12 den Ausgang des Photomultipliers über einen Analogschalter (26) vom Integrator (25) zu trennen. Während des Emissionsvorgangs bleibt der Photomultiplier abgeschaltet und vom Integratoreingang getrennt. Erst zusammen mit dem Einschalten der Fluoreszenzlichtquelle wird die Verbindung mit dem Integrator hergestellt und die PMT-Spannung eingeschaltet. So wird weitgehend verhindert, dass der vom Emissionssignal stammende Photostrom den Integrator erreicht. Es ist sinnvoll, zusätzlich einen optischen Verschluss (22) entweder nach Anspruch 14 vor den Austrittspalten oder nach Anspruch 13 vor dem Eintrittspalt vorzusehen. Dadurch wird verhindert, dass die Emissionsstrahlung die Photokathode der Photomultiplier erreicht. Wird diese Vorkehrung nicht getroffen, ergibt sich zu Beginn der Fluoreszenzmessung nach dem Funken ein parasitärer Stromimpuls. Dieser Stromimpuls rührt daher, dass Photonen der Emissionsstrahlung Elektronen aus der PMT-Kathode gelöst haben, die nicht vollständig rekombiniert sind. Beim Einschalten der PMT-Spannungsversorgung (23) und Durchschalten des Analogschalters (25) zum Integrator werden diese Elektronen im PMT verstärkt.It is advantageous according to claim 11, the power supply of the photomultiplier ( 23 ) and according to claim 12, the output of the photomultiplier via an analog switch ( 26 ) from the integrator ( 25 ) to separate. During the emission process, the photomultiplier remains switched off and disconnected from the integrator input. Only when the fluorescent light source is switched on is the connection to the integrator established and the PMT voltage switched on. This largely prevents the photocurrent emanating from the emission signal from reaching the integrator. It is useful, in addition, an optical shutter ( 22 ) either according to claim 14 in front of the exit slits or according to claim 13 to provide in front of the entrance slit. This prevents the emission radiation from reaching the photocathode of the photomultiplier. If this precaution is not taken, a parasitic current pulse results at the beginning of the fluorescence measurement after the spark. This current pulse stems from the fact that photons of the emission radiation have released electrons from the PMT cathode, which are not completely recombined. When switching on the PMT power supply ( 23 ) and switching the analogue switch ( 25 ) to the integrator these electrons are amplified in the PMT.

Eine Variante, die ohne modulierte Hilfsstrahlungsquelle auskommt, ist in 6 dargestellt. Hier wird nach Anspruch 16 über einen zusätzlichen Analogschalter (34) nach ungeraden Funkennummern das Fluoreszenzsignal auf den ersten Integrator (36) geschaltet, nach geraden Funkennummern auf den zweiten (35). Nur bei ungeraden Funkennummern wird aber die Hilfsstrahlungsquelle eingeschaltet. Wird nun die Ladung des ersten Integrators um die des zweiten vermindert (das kann softwaremäßig nach Analog-Digitalwandlung im ADC (27) im Mikrocomputer (29) erfolgen), bildet man damit die Differenz:
(Fluoreszenzsignal + Restemission_Ungerade_Funken) – Restemission_Gerade_Funken
A variant that does not require modulated auxiliary radiation source is in 6 shown. Here is according to claim 16 via an additional analog switch ( 34 ) after odd radio numbers the fluorescence signal to the first integrator ( 36 ), after even radio numbers on the second ( 35 ). Only with odd radio numbers but the auxiliary radiation source is turned on. If now the charge of the first integrator is reduced by that of the second (this can be done by software after analog-to-digital conversion in the ADC ( 27 ) in the microcomputer ( 29 )), this forms the difference:
(Fluorescence signal + residual emission_uneven_fused) - residual emission_even_fused

Es bleibt also genau das Fluoreszenzsignal zurück. Die Apparatur nach 6 ist weniger aufwendig als die von 5, weil weder elektrooptische Schalter noch ein Lock-In Verstärker benötigt wird. Wegen des exponentiellen Emissionsintensitätsabfalls nach einem Funkenereignis ist es ganz wesentlich, dass alle Funken das gleiche Emissionsprofil ab dem Zündzeitpunkt haben. Wird der Emissionsverlauf einzelner Funken zeitlich gestreckt oder gestaucht, stimmt die Restemission der ungeraden Funken nicht mehr mit der der geraden Funken überein und die gemessene Ladungsdifferenz entspricht nicht mehr dem Fluoreszenzsignal.So it remains exactly the fluorescence signal back. The equipment after 6 is less expensive than that of 5 because neither electro-optical switches nor a lock-in amplifier is needed. Because of the exponential emission intensity drop after a spark event, it is essential that all sparks have the same emissions profile from the ignition point. If the emission curve of individual sparks is stretched or compressed in time, the residual emission of the odd sparks no longer coincides with that of the even sparks and the measured charge difference no longer corresponds to the fluorescence signal.

Prinzipiell ist auch ein Einsatz von Multikanaldetektoren als Strahlungssensoren möglich. Diesem Sensortyp ist allerdings eigen, dass ihre Pixel auftreffende Strahlung in Ladung wandeln und zugleich diese Ladung integrieren. Ein Lock-In-Verstärker kann deshalb nicht zwischen Sensor und Integrator geschaltet werden. Dadurch ist eine Trennung von Restemission und Fluoreszenz-Nutzsignal nicht ohne weiteres möglich, was zu einer Verschlechterung der Nachweisempfindlichkeit um mindestens zwei Größenordnungen führt. Allerdings sind trotzdem noch Nachweisgrenzen erreichbar, die um mehr als eine Größenordnung besser sind als bei der Funken-AES. Ein mit einer Multikanalsensoroptik bestücktes System ist in 7 skizziert. Die Verschlüsse (22) vor dem Sensor oder vor dem Eintrittspalt dienen wieder dazu, die Emissionsstrahlung zu blockieren. Im Gegensatz zu Optiksystemen mit PMT muß hier entweder vor dem Sensor oder vor dem Eintrittspaltung das Emissionsignal geblockt werden, weil das viel stärkere Emissionsignal sonst die Sensoren sättigt und einen Nachweis des Fluoreszenzsignals unmöglich macht.In principle, it is also possible to use multi-channel detectors as radiation sensors. However, this type of sensor has its own characteristic that its pixels convert incident radiation into charge and at the same time integrate this charge. A lock-in amplifier can therefore not be connected between the sensor and the integrator. As a result, a separation of residual emission and fluorescence useful signal is not readily possible, which leads to a deterioration of the detection sensitivity by at least two orders of magnitude. However, detection limits are still achievable that are more than an order of magnitude better than with the spark AES. A system equipped with a multi-channel sensor optics is in 7 outlined. The closures ( 22 ) in front of the sensor or in front of the entrance slit again serve to block the emission radiation. In contrast to optical systems with PMT, the emission signal must be blocked either in front of the sensor or before the entrance splitting because the much stronger emission signal otherwise saturates the sensors and makes detection of the fluorescence signal impossible.

Um das störende Emissions-Restlicht eliminieren zu können, läßt sich nach Anspruch 15 eine Lock-In-Verstärkerfunktion unter Verwendung zweier Optiken nachbilden. 8 zeigt, wie eine solche Doppeloptik ausgelegt werden kann. Über ein Y-förmiges, aus zwei Lichtleitern bestehendes Bündel (18) wird die Strahlung von der Lichtauslassöffnung (33) zu zwei Optiken (39) (40) geführt. Alternativ kann die Strahlung auch über den direkten Lichtweg in Verbindung mit einem halbdurchlässigen Spiegel oder zwei Auslassöffnungen (33) in die Optiken geleitet werden. Vor beiden Eintrittspalten befindet sich ein elektrooptischer oder elektromechanischer Schalter, der den Eintrittspalt verschließen kann. Während der Emission, also bis ca. 300 μs nach dem Ende der stromführenden Funkenphase, sind beide Verschlüsse (37) und (38) geschlossen. Während der Fluoreszenzphase wird das Licht der Hilfsstrahlungsquelle (21) eingeschaltet und im Tastverhältnis 1:1 vom Modulator (20) unterbrochen bzw. durchgelassen. Dabei wird der Verschluss (37) der ersten Optik immer dann geöffnet, wenn auch der Modulator (20) Licht durchlässt. Als Folge davon erhalten die Sensoren von Optik 1 die Summe von Fluoreszenz- und Emissionsreststrahlung. Der Verschluß (38) der zweiten Optik ist immer geöffnet, wenn der Modulator (20) geschlossen ist. Die Sensoren von Optik 2 sehen deshalb nur Emissionsreststrahlung. Das gewünschte Fluoreszenzsignal einer bestimmten Wellenlänge ergibt sich, sindem man die Signalintensitäten der zugehörigen Pixel von Optik 2 von denen der Optik 1 subtrahiert. Manche Optikkonstruktionen erlauben es, zwei oder mehr Sensoren so zu positionieren, dass beide einen gleichen Spektralbereich erfassen. In diesem, Fall genügt es nach Anspruch 17, vor den Sensoren einen elektrooptischen Verschluss oder eine Mikrokanalplatte anzubringen. Auch hier werden Verschluss bzw. Mikrokanalplatte so geschaltet, dass einer der Sensoren die Summe aus Fluoreszenzsignal und Restemission, der andere jedoch nur die Restemission registriert. Das gesuchte Fluorenszenzsignal ergibt sich wieder durch Subtraktion korrespondierender Pixelintensitäten.In order to eliminate the disturbing emission residual light, according to claim 15, a lock-in amplifier function can be modeled using two optics. 8th shows how such a double optics can be interpreted. Over a Y-shaped bundle consisting of two light guides ( 18 ) the radiation from the light outlet ( 33 ) to two optics ( 39 ) ( 40 ) guided. Alternatively, the radiation may also be transmitted via the direct light path in conjunction with a semitransparent mirror or two outlet openings (FIG. 33 ) into the optics become. In front of both entrance gaps there is an electro-optical or electromechanical switch which can close the entrance gap. During the emission, ie up to approximately 300 μs after the end of the current-carrying spark phase, both closures ( 37 ) and ( 38 ) closed. During the fluorescence phase, the light of the auxiliary radiation source ( 21 ) and in the duty cycle 1: 1 from the modulator ( 20 ) interrupted or let through. The closure ( 37 ) of the first optics are always open, even if the modulator ( 20 ) Lets light through. As a result, the sensors of optic 1 receive the sum of fluorescence and emission residual radiation. The closure ( 38 ) of the second optics is always open when the modulator ( 20 ) closed is. The sensors of optics 2 therefore only see emission residual radiation. The desired fluorescence signal of a certain wavelength is obtained by subtracting the signal intensities of the associated pixels of optics 2 from those of the optics 1. Some optical designs allow two or more sensors to be positioned so that both capture a same spectral range. In this case, it is sufficient according to claim 17, in front of the sensors to attach an electro-optical shutter or a microchannel plate. Here, too, the closure or microchannel plate are switched so that one of the sensors registers the sum of fluorescence signal and residual emission, while the other only registers the residual emission. The fluorescence signal sought is again obtained by subtracting corresponding pixel intensities.

Beschreibung einer Ausführung der Erfindungdescription an execution the invention

Abschließend soll eine konkrete Ausführung der Erfindung beschrieben werden, die für die Messung des Elementes Pb in Gußeisen ausgelegt ist.To conclude a concrete execution of the Invention described for the measurement of the element Pb in cast iron is designed.

Mit der Funken-AES ist eine Bestimmung von Pb-Gehalten unter 2 ppm problematisch. Selbst geringe Gehalte des Elementes Pb können zu beträchtlichen Beschädigungen an Gießereiöfen führen. Es ist deshalb wünschenswert, Pb ab einem Gehalt von 0,1 ppm sicher bestimmen zu können. Diese analytische Aufgabe kann mit einem Aufbau gelöst werden, der grundsätzlich der Anordnung nach 6 entspricht.With the spark AES, a determination of Pb contents below 2 ppm is problematic. Even low levels of element Pb can cause considerable damage to foundry furnaces. It is therefore desirable to be able to reliably determine Pb from a content of 0.1 ppm. This analytical task can be solved with a structure that is basically according to the arrangement 6 equivalent.

Es wird auf Details der Auslegung einzelner Baugruppen eingegangen.It will discuss details of the design of individual assemblies.

Anreaungsgenerator (4)Anreaungsgenerator ( 4 )

Es wird ein handelsüblicher Funkenerzeuger (Spectro Source 3000) verwendet, mit dem Entladeströme verschiedener Stromverläufe erzeugt werden können. Als Funkenfolgefrequenz wird 200 Hz gewählt.It becomes a commercial one Spark generator (Spectro Source 3000) used with the discharge currents of various current courses can be generated. The spark repetition frequency is 200 Hz.

Funkenstand (1)Spark level ( 1 )

Es wird ein Funkenstand eines serienmäßigen Funken-OES-Gerätes verwendet (SpectroLab der Firma Spectro), der standardmäßig über mehrere Lichtabgriffe zur Auskopplung von Strahlung über einen Lichtleiter verfügt. 9 zeigt das Prinzip. Ein Fenster (42) sorgt für die Dichtigkeit der Funkenkammer (7). Die Strahlung (30) der angeregten Atomwolke (10) wird über eine Bikonvexlinse (43) auf das Ende eines Lichtleiters (11) fokussiert. Funkenstände mit bis zu vier solcher Lichtabgriffe werden serienmäßig verwendet. Einer der Lichtabgriffe kann ohne Hardwareänderungen dazu benutzt werden, die Strahlung der Hilfsstrahlungsquelle einzukoppeln. Das geschieht, indem das von der Hilfsstrahlungsquelle kommende Licht aus der Fiberoptik (11) austritt und durch die Bikonvexlinse (43) auf die Atomwolke (10) fokussiert wird.It uses a spark stand of a standard spark OES device (SpectroLab of the company Spectro), which has as standard several light taps for the extraction of radiation via a light guide. 9 shows the principle. A window ( 42 ) ensures the tightness of the spark chamber ( 7 ). The radiation ( 30 ) of the excited atom cloud ( 10 ) is a biconvex lens ( 43 ) on the end of a light guide ( 11 ) focused. Spark stands with up to four such light taps are used as standard. One of the light taps can be used without hardware changes to couple the radiation from the auxiliary radiation source. This is done by the light coming from the auxiliary radiation source from the fiber optic ( 11 ) and through the biconvex lens ( 43 ) on the atomic cloud ( 10 ) is focused.

Hilfsstrahlungsquelle (21) und Filter (19)Auxiliary radiation source ( 21 ) and filters ( 19 )

Die Konstruktion der Hilfsstrahlungsquelle (21) ist 10 zu entnehmen. Sie besteht aus einem weiteren Funkenstand (57), auf dem eine Probe aus reinem Blei (54) befestigt ist. Die Ansteuerung erfolgt über einen zweiten Funkengenerator (55). Die Funken des zweiten Generators (55) werden folgendermaßen gesteuert: Sobald im Hauptfunkenstand (1) der Stromfluß aufhört, geht der Spannungsabfall über den Strommesswiderstand (41) auf Null zurück. Dadurch wird am Ausgang der negativ flankengetriggerten Verzögerungsschaltung (56) ein positiver Spannungsimpuls der Dauer 300 μs erzeugt. Diese Zeit ist die Verzögerungszeit zwischen Emission und Beginn der Fluoreszenz-messung. Am Ende der Verzögerungszeit wird der positiv flankengetriggerte Impulsgenerator (58) getriggert. Parallel wird der Ausgang dazu benutzt, einen 1-Bit Zähler (61) weiterzuschalten. Der Hilfsfunkengenerator (55) soll bei ungeraden Funkennummern und aktiviertem Impulsgenerator für die Fluoreszenzerzeugung (58) einen Funken erzeugen. Das erreicht man, indem man den Ausgang des Impulsgenerators (58) mit dem Ausgang des 1-Bit Zählers über ein UND-Gatter (63) miteinander verknüpft. Sowohl der Ausgang des Impulsgenerators (59) als auch der Zählerausgang (60) werden außerdem zur Steuerung des Integrationsvorganges benutzt.The construction of the auxiliary radiation source ( 21 ) 10 refer to. It consists of another spark stand ( 57 ) on which a pure lead sample ( 54 ) is attached. The activation takes place via a second spark generator ( 55 ). The sparks of the second generator ( 55 ) are controlled as follows: Once in the main radio booth ( 1 ) stops the flow of current, the voltage drop across the current measuring resistor ( 41 ) back to zero. This is done at the output of the negative edge-triggered delay circuit ( 56 ) generates a positive voltage pulse of duration 300 μs. This time is the delay time between emission and onset of fluorescence measurement. At the end of the delay time, the positive flank-triggered pulse generator ( 58 ) triggered. In parallel, the output is used to generate a 1-bit counter ( 61 ) weiterzuschalten. The auxiliary spark generator ( 55 ) for odd-numbered radio numbers and activated pulse generator for fluorescence generation ( 58 ) generate a spark. This is achieved by switching the output of the pulse generator ( 58 ) with the output of the 1-bit counter via an AND gate ( 63 ) linked together. Both the output of the pulse generator ( 59 ) as well as the counter output ( 60 ) are also used to control the integration process.

Im Hilfsfunkenstand (57) entsteht Strahlung für eine Vielzahl von Pb-Linien. Eine der stärksten Pb-Spektrallinien hat die Wellenlänge Pb 283,307 nm. Sie geht vom Grundzustand aus und hat eine Anregungsenergie von 4,37 eV. Bestrahlt Licht dieser Wellenlänge Pb-Atome im Grundzustand, werden diese angeregt. Ein Teil der angeregten Atome fällt nicht auf den Grundzustand, sondern nur auf einen niederenergetischen angeregten Zustand zurück und strahlt dabei in Stokes-Fluoreszenz die Linie Pb 405,782 nm ab.In the auxiliary spark level ( 57 ) creates radiation for a variety of Pb lines. One of the strongest Pb spectral lines has the wavelength Pb 283,307 nm. It starts from the ground state and has an excitation energy of 4.37 eV. When light of this wavelength irradiates Pb atoms in the ground state, they are excited. A part of the excited atoms does not fall back to the ground state, but only to a low-energetic excited state and radiates thereby in Stokes fluorescence the line Pb 405.782 nm from.

Ein Bandpassfilter (53) sorgt dafür, dass nur Strahlung zwischen 250 und 390 nm durchgelassen wird und nicht etwa Strahlung der Wellenlänge 405,7 nm vom Hilfsfunkenstand (57) in den Hauptfunkenstand (1) gelangt. Die Abschwächung der Wellenlänge Pb 405,7 nm beträgt mindestens 10–6. Dadurch ist gewährleistet, dass sämtliches im Hauptfunkenstand (1) während der Fluoreszenzphase entstehende Licht von Pb-Atomen der zu analysierenden Probe (2) stammt.A bandpass filter ( 53 ) ensures that only radiation between 250 and 390 nm is transmitted and not radiation of the wavelength 405.7 nm from the auxiliary spark level ( 57 ) in the main radio booth ( 1 ). The attenuation of the wavelength Pb 405.7 nm is at least 10 -6 . This ensures that everything in the main radio booth ( 1 ) light of Pb atoms of the sample to be analyzed during the fluorescence phase ( 2 ).

Optisches Systemoptical system

Das Optiksystem weist folgende Eckdaten auf;
Holographisches Konkavgitter mit 2400 Strich pro mm und 750 mm Brennweite
Ein Austrittspalt mit Photomultiplier, vorgesehen zur Messung Wellenlänge Pb 405,78 nm
Einfallwinkel 43°, Austrittswinkel 16,95°
Die Spaltweiten von Eintrittspalt und Austrittspalt betragen je 0,5 mm und sind damit wesentlich weiter als in der Funken-OES üblich (typisch 10 μm für Eintrittspalt und 25 μm für den Austrittspalt)
The optical system has the following key data;
Holographic concave grating with 2400 lines per mm and 750 mm focal length
An exit slit with photomultiplier, intended for measuring wavelength Pb 405.78 nm
Incidence angle 43 °, exit angle 16.95 °
The gap widths of entrance slit and exit slit are each 0.5 mm and are therefore much wider than usual in the spark OES (typically 10 μm for entrance slit and 25 μm for the exit slit).

Schaltbare PMT-Spannungsversorgung (23), Analogschalter (26) Umschaltung zwischen den Integratoren (34) und Integratoren (35 und 36)Switchable PMT power supply ( 23 ), Analogue switch ( 26 ) Switching between the integrators ( 34 ) and integrators ( 35 and 36 )

11 zeigt, die Analogelektronik des Systems. Eine Hochspannung von ca. – 1000V ist mit der Kathode und über zehn in Reihe geschaltetete Widerstände (48) mit Masse verbunden. Die Dynoden (49) sind so mit dem Spannungsteiler verbunden, dass die n+1te Dynode ein Potential von 100 V bezüglich der die n-ten Dynode aufweist. Die erste Dynode hat ein Potential von 100 V bezüglich der Kathode (50). Diese Potentialdifferenzen beschleunigen die Photokathode austretenden Elektronen von Dynode zu Dynode, wobei bei jedem Auftreffen eines Elektrons auf eine Dynode mehrere Elektronen aus dieser herausgeschlagen werden. Wird über einen Analogschalter (47) die erste Dynode auf Kathodenpotential gelegt, kommt dieser Lawineneffekt nicht zustande. Aus der Anode (51) fließt ein stark reduzierter Photostrom. Um den Photostrom weiter zu schwächen, wird über einen Analogschalter (26) der PMT-Ausgang während der Emissionsphase des Hauptfunkenstandes (1) mit Masse verbunden und nur während des zur Fluoreszenzmessung vorgesehenen Zeitfensters zu den Integratoren (35 und 36) durchgeschaltet. Der Umschalter (34), angesteuert über den 1-Bit-Zähler (61) der Hilfsstrahlungsquelle (s. 10), verbindet bei ungeraden Funkennummern den Ausgang des Analogschalters (26) mit dem Integrator für ungerade Funkennummern (36). Bei geraden Funkennummern wird die Verbindung zu einem zweiten Integrator (35) hergestellt. Da nur bei ungeraden Funkennummern während des Fluoreszenz-Zeitfensters auch die Hilfsstrahlungsquelle einen Funken erzeugt, sammelt sich in Integrator (35) nur Photoströme, die aus Reststrahlung der weitgehend abgeklungenen Emission besteht. Im Integrator für ungerade Photoströme (36) werden Photoströme integriert, die zusätzlich das eigentlich interessierende Fluoreszenzsignal enthalten. Bildet man die Spannungsdifferenz an den Integrator-Ausgängen (52), so erhält man das gesuchte Fluoreszenzsignal. Für die Integratoren wird das Schaltungsprinzip von über Analogschalter (62) rücksetzbaren Millerintegratoren verwendet. 11 shows the analog electronics of the system. A high voltage of approx. - 1000V is connected to the cathode and via ten series-connected resistors ( 48 ) connected to ground. The dynodes ( 49 ) are connected to the voltage divider so that the n + 1st dynode has a potential of 100 V with respect to the nth dynode. The first dynode has a potential of 100 V with respect to the cathode ( 50 ). These potential differences accelerate the photocathode escaping electrons from dynode to dynode, with each electron striking a dynode several electrons are knocked out of this. Is via an analog switch ( 47 ) put the first dynode on cathode potential, this avalanche effect does not come about. From the anode ( 51 ) flows a greatly reduced photocurrent. To further weaken the photocurrent, an analogue switch ( 26 ) the PMT output during the emission phase of the main spark level ( 1 ) connected to ground and only during the time frame provided for fluorescence measurement to the integrators ( 35 and 36 ) through. The switch ( 34 ), controlled by the 1-bit counter ( 61 ) of the auxiliary radiation source (s. 10 ), connects the output of the analogue switch in case of odd radio numbers ( 26 ) with the odd radio number integrator ( 36 ). For even radio numbers, the connection to a second integrator ( 35 ) produced. Since only with odd radio numbers during the fluorescence time window and the auxiliary radiation source generates a spark, accumulates in integrator ( 35 ) only photocurrents, which consists of residual radiation of the largely decayed emission. In the integrator for odd photocurrents ( 36 ) photocurrents are integrated, which additionally contain the actually interesting fluorescence signal. Forming the voltage difference at the integrator outputs ( 52 ), we obtain the sought fluorescence signal. For the integrators, the circuit principle of analogue switches ( 62 ) resettable miller integrators.

In 12 ist der komplette Zeitablauf eines ungeraden Funkens, also eines Funkens, auf den eine Fluoreszenzmessung mit eingeschalteter Hilfsstrahlungsquelle folgt, wiedergegeben. Der Funkenstrom (64) im Hauptfunkenstand (1) klingt ab und hört zum Zeitpunkt (67) völlig auf. Nun läuft die Wartezeit, die erforderlich ist, damit die Rest-Emissionsstrahlung (65) auf einen Wert nahe null absinkt (Im Beispiel realisiert durch Verzögerungsschaltung (56)). Der Strom aus der Anode des Photomultipliers (66) ist reduziert, weil die erste Dynode noch durch Analogschalter (47) auf Kathodenpotential gehalten wird. Nach Ablauf der durch Verzögerungsschaltung (56) vorgegebenen Verzögerungszeit wird im Zeitpunkt (68) der Analogschalter (47) geöffnet und die Fluoreszenzentladung im Hilfsfunkenstand (57) gestartet. Es ist günstig, die Trennung der Leseleitung von Massepotential über Analogschalter (26) erst einige Mikrosekunden später zum Zeitpunkt (69) durchzuführen, weil das Einschalten des PMT mit einem kleinen Störimpuls auf der Leseleitung verbunden ist. Die Implementierung dieser Zeitverzögerung ist zur Wahrung der Übersichtlichkeit in 11 und 12 nicht enthalten. Nach Ablauf der Fluoreszenzphase wird im Zeitpunkt (70) die Leseleitung auf Masse gelegt und im Zeitpunkt (71) die Spannung der ersten PMT-Dynode wieder abgeschaltet. Im Miller-Integrator für ungerade Funkennummern (36) wurde nur der Anteil des PMT-Anodenstrom (66) integriert, der zwischen den Zeitpunkten (69) und (70) lag. Das Zeitdiagramm für gerade Funkennummern sieht ähnlich aus. Dann ist die Strahlungskurve aber zwischen den Zeitpunkten (69) und (70) flach und nahe null, da keine Fluoreszenzanregung stattfindet.In 12 is the complete time sequence of an odd spark, so a spark, followed by a fluorescence measurement with activated auxiliary radiation source reproduced. The spark current ( 64 ) in the main radio booth ( 1 ) sounds out and hears at the moment ( 67 ) completely. Now the waiting time, which is necessary, so that the residual emission radiation ( 65 ) drops to a value close to zero (realized in the example by delay circuit ( 56 )). The current from the anode of the photomultiplier ( 66 ) is reduced because the first dynode is still controlled by analogue switches ( 47 ) is held at cathode potential. After expiration of the delay circuit ( 56 ) predetermined delay time is at the time ( 68 ) the analogue switch ( 47 ) and the fluorescence discharge in the auxiliary spark level ( 57 ) started. It is convenient to separate the read line from ground potential via analogue switches ( 26 ) only a few microseconds later at the time ( 69 ) because turning on the PMT is associated with a small glitch on the read line. The implementation of this time delay is for clarity in 11 and 12 not included. At the end of the fluorescence phase, at the time ( 70 ) the read line is grounded and at the time ( 71 ) the voltage of the first PMT dynode switched off again. In the Miller Integrator for odd radio numbers ( 36 ), only the portion of the PMT anode current ( 66 ), which is used between the times ( 69 ) and ( 70 ) was. The timing diagram for even radio numbers looks similar. But then the radiation curve is between the times ( 69 ) and ( 70 ) flat and near zero, since no fluorescence excitation occurs.

Analogmultiplexer (28), A/D-Wandlerteil (27) und Mikrocomputer (29)Analog multiplexer ( 28 ), A / D converter part ( 27 ) and microcomputers ( 29 )

Die Ausgänge der Integratoren sind über Analogmultiplexer mit einem Analog-Digitalwandler (27) verbunden. Ein Mikrocomputer (29) steuert den Messablauf und verarbeitet die gemessenen Rohintensitäten weiter. Analogmultiplexer (28), A/D-Wandlerteil (27) und Mikrocomputer (29) entsprechen denen eines serienmäßigen Funken-OES-Gerätes.The outputs of the integrators are via analog multiplexer with an analog-to-digital converter ( 27 ) connected. A microcomputer ( 29 ) controls the measurement process and further processes the measured raw intensities. Analog multiplexer ( 28 ), A / D converter part ( 27 ) and microcomputers ( 29 ) correspond to those of a standard spark OES device.

Mit der beschriebenen Anordnung lassen sich Pb-Gehalte ab 100 ppb messen.With The described arrangement can be measured Pb contents from 100 ppb.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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11
Funkenstand (Stativ)spark stand (Tripod)
22
Probesample
33
Gegenelektrodecounter electrode
44
Anregungsgeneratorexcitation generator
55
Optisches Systemoptical system
66
Fokalkurvefocal curve
77
Argongespülte FunkenkammerArgon flushed spark chamber
88th
Ionisierte Streckeionized route
99
Funkenkammer-ÖffnungSpark chamber opening
1010
AtomwolkeMushroom cloud
1111
Lichtleiter oder Lichtleiterbündeloptical fiber or fiber optic bundles
1212
Fluoreszenz-AnregungsquelleFluorescence excitation source
1313
Eintrittspaltentrance slit
1414
Konkavgitterconcave grating
1515
Austrittspaltexit slit
1616
Photovervielfacherröhren (PMT)Photomultiplier tubes (PMT)
1717
MultikanalsensorenMulti-channel sensors
1818
Direkter Lichtweg, Lichtleiter oder Lichtleiterbündeldirect Light path, optical fiber or fiber optic bundles
1919
Filter oder Vorzerlegungsoptikfilter or pre-decomposition optics
2020
Elektrooptischer oder elektromechanischer Modulatorelectro-optical or electromechanical modulator
2121
Hilfsstrahlungsquelle zur FluoreszenzanregungAuxiliary radiation source for fluorescence excitation
2222
Elektrooptischer oder elektromechanischer Verschlußelectro-optical or electromechanical closure
2323
Abschaltbare Spannungsversorgung für Photomultiplierdisconnectable Power supply for photomultiplier
2424
Lock-In-VerstärkerLock-in amplifier
2525
Integratorintegrator
2626
Analogschalteranalog switches
2727
Analog-DigitalwandlerAnalog to digital converter
2828
Analogmultiplexer zur Umschaltung der PMT-Ausgängeanalog multiplexer for switching the PMT outputs
2929
Mikrocomputermicrocomputer
3030
Fluoreszenzstrahlungfluorescence radiation
3131
Integrator/Integratoren für einen PMT-KanalIntegrator / integrators for one PMT channel
3232
Analogmultiplexer zur Umschaltung der Multikanalsensor-Ausgängeanalog multiplexer for switching the multi-channel sensor outputs
3333
LichtauslassöffnungLichtauslassöffnung
3434
Analogschalter für gerade/ungerade Funkennummernanalog switches for even / odd radio numbers
3535
Integrator für gerade Funkennummernintegrator for straight radio numbers
3636
Integrator für ungerade Funkennummernintegrator for odd radio numbers
3737
Elektrooptischer oder elektromechnischer Verschluß, bei unterbrochener Hilfsstrahlungsquelle geschlossenelectro-optical or electromechanical shutter, with interrupted auxiliary radiation source closed
3838
Elektrooptischer oder elektromechnischer Verschluß, bei unterbrochener Hilfsstrahlungsquelle geöffnetelectro-optical or electromechanical shutter, with interrupted auxiliary radiation source open
3939
Optik zur Messung des Summensignals aus Fluoreszenz und Restemissionoptics for measuring the sum signal from fluorescence and residual emission
4040
Optik zur Messung der Restemissionoptics for measuring the residual emission
4141
Niederohmiger Widerstand zur StrommessungLow impedance Resistor for current measurement
4242
Quarzfensterquartz window
4343
Bikonvexlinsebiconvex
4444
Ausfallwinkelangle of reflection
4545
Einfallwinkelangle of incidence
4646
Wechselschalter zur Umschaltung zwischen Integratoren für gerade/ ungerade Funkennummernchangeover switch for switching between integrators for even / odd radio numbers
4747
Beschleunigungsspannungsschalter erste PhotomultiplierdynodeAcceleration voltage switch first photomultiplier dynode
4848
Dynoden-SpannungsteilerketteDynode voltage divider chain
4949
Dynodendynodes
5050
Photokatodephotocathode
5151
Anode (Leseleitung)anode (Read line)
5252
Integrator-Ausgang zum Multiplexer (28)Integrator output to the multiplexer ( 28 )
5353
Bandpaß-FarbfilterBandpass color filter
5454
Reinblei-ProbePure lead sample
5555
HilfsfunkengeneratorAuxiliary spark generator
5656
Verzögerungsschaltung, negativ flankengetriggertDelay circuit negative edge triggered
5757
HilfsfunkenstandAuxiliary spark stand
5858
Impulsgenerator, positiv flankengetriggertPulse generator Positive edge triggered
5959
Leitung zur Ansteuerung des Analogschalters (20)Cable for controlling the analogue switch ( 20 )
6060
Leitung zum Integrator-Wechselschalter (46)Line to the integrator changeover switch ( 46 )
6161
1-Bit Zähler1 bit counter
6262
Integrator-RücksetzschalterIntegrator reset switch
6363
Und-GatterAnd gate
6464
Stromverlauf im Hauptfunkenstand (1)Current flow in the main spark level ( 1 )
6565
Strahlung im Hauptfunkenstand (1)Radiation in the main radio booth ( 1 )
6666
Photostrom aus der Anode (51) des PMT (16)Photocurrent from the anode ( 51 ) of the PMT ( 16 )
6767
Ende des Stromflusses im HauptfunkenstandThe End the current flow in the main spark gap
6868
Einschaltzeitpunkt Hochspannungsversorgung PMT (16) über Analogschalter (47)Switch-on time high voltage supply PMT ( 16 ) via analogue switch ( 47 )
6969
Durchschaltzeitpunkt von Leseleitung PMT (16) auf Integrator für ungerade Funkennummern (36)Switch-on time of read line PMT ( 16 ) on integrator for odd radio numbers ( 36 )
7070
Trennschaltzeitpunkt von Leseleitung PMT (16) von Integrator für ungerade Funkennummern (36)Disconnection timing of read line PMT ( 16 ) of integrator for odd radio numbers ( 36 )
7171
Ausschaltzeitpunkt Hochspannungsversorgung PMT (16) über Analogschalter (47)Switch-off time high-voltage supply PMT ( 16 ) via analogue switch ( 47 )
7272
Zeitachsetimeline

Claims (20)

Atomfluoreszenzspektrometer mit – einem Funkengenerator zur Erzeugung eines Plasmas in einem Bereich zwischen einer Elektrode und einer Probenoberfläche, – einer Spektrometeroptik, die einen ersten Eintrittsspalt, ein dispersives Element und eine Anzahl von Sensoren aufweist, und mit – einer elektronischen Steuerung und Auswertung, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrometer eine Hilfsstrahlungsquelle aufweist, die optisch zur Bestrahlung des Bereichs zwischen der Elektrode und der Probenoberfläche eingerichtet und zur Erzeugung einer Fluoreszenzstrahlung vorgesehen ist, und das Spektrometer wenigstens einen weiteren Sensor zur Erfassung der Fluoreszenzstrahlung aufweist, wobei die Strahlung entweder durch eine zweite Spektrometeroptik mit einem zweiten Eintrittsspalt oder durch einen Eintrittsspalt mit variabler Spaltbreite auf den weiteren Sensor fällt.Atomic fluorescence spectrometer comprising - a spark generator for generating a plasma in a region between an electrode and a sample surface, - a spectrometer optics having a first entrance slit, a dispersive element and a number of sensors, and having - an electronic control and evaluation, characterized in that the spectrometer has an auxiliary radiation source which is optically set up to irradiate the area between the electrode and the sample surface and is provided for generating fluorescence radiation, and the spectrometer has at least one further sensor for detecting the fluorescence radiation, the radiation having either a second spectrometer optics Falls a second entrance slit or through an entrance slit with variable gap width on the other sensor. Spektrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sensor zur Erfassung der Fluoreszenzstrahlung ein zweiter Eintrittsspalt zugeordnet ist, dessen Eintrittsspaltweite größer ist als die Eintrittsspaltweite ersten Eintrittsspalts.Spectrometer according to claim 1, characterized that the sensor for detecting the fluorescence radiation, a second Entrance gap is assigned, whose entrance gap is larger as the entrance slit width of the first entrance slit. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstrahlungsquelle zur Erzeugung der Fluoreszenz ein elektrischer Funken vorgesehen ist.Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as an auxiliary radiation source for generating the Fluorescence is provided an electrical spark. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstrahlungsquelle zur Erzeugung der Fluoreszenz ein elektrischer Bogen vorgesehen ist.Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as an auxiliary radiation source for generating the Fluorescence is provided an electric arc. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstrahlungsquelle zur Erzeugung der Fluoreszenz eine gepulste Hohlkathodenlampe vorgesehen ist.Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as an auxiliary radiation source for generating the Fluorescence is a pulsed hollow cathode lamp is provided. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstrahlungsquelle zur Erzeugung der Fluoreszenz wenigstens ein Farbstofflaser vorgesehen ist.Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as an auxiliary radiation source for generating the Fluorescence at least one dye laser is provided. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstrahlungsquelle zur Erzeugung der Fluoreszenz ein laserinduziertes Plasma vorgesehen ist.Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as an auxiliary radiation source for generating the Fluorescence a laser-induced plasma is provided. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Fluoreszenzstrahlung im Wellenlängenbereich einer verschobenen Fluoreszenz (Stokes-Fluoreszenz) erfolgt, dessen Wellenlänge größer ist als diejenige der Hilfsstrahlungsquelle.Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the detection of the fluorescence radiation in the wavelength range a shifted fluorescence (Stokes fluorescence) takes place whose Wavelength is greater as that of the auxiliary radiation source. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang zwischen der Hilfsstrahlungsquelle und dem Bereich ein Shutter zur Modulation der Hilfsstrahlung vorgesehen ist, insbesondere ein mechanischer Shutter, eine Kerrzelle, eine Pockelszelle oder ein sonstiger elektrooptischer Shutter.Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in the beam path between the auxiliary radiation source and the area provided a shutter for modulation of the auxiliary radiation is, in particular a mechanical shutter, a Kerr cell, a Pockels cell or other electro-optical shutter. Spektrometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine weitere Sensor ein Photomultiplier ist und dass zwischen Photomultiplier und Integrator ein auf die Mo dulation, insbesondere auf die Modulationsfrequenz abgestimmter Lock-in-Verstärker zur Ausfilterung der Emissions-Reststrahlung geschaltet ist.Spectrometer according to claim 8, characterized that the at least one further sensor is a photomultiplier and that between photomultiplier and integrator on the Mo dulation, in particular on the modulation frequency tuned lock-in amplifier for Filtering the emission residual radiation is connected. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu eingerichtet ist, während der Emission des von dem Funkengenerator in dem Bereich erzeugten Plasmas die Spannung an einer oder mehreren Dynoden der Photomultiplierröhren abzuschalten oder zu reduzieren.Spectrometer according to one of the preceding claims 8 or 9, characterized in that the controller is set up is while the Emission of the plasma generated by the spark generator in the area turn off the voltage on one or more dynodes of the photomultiplier tubes or reduce. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu eingerichtet ist, während der Emission des von dem Funkengenerator in dem Bereich erzeugten Plasmas mit Hilfe eines elektronischen Schalters den Photomultiplierausgang von dem Signalintegrator zu trennen.Spectrometer according to one of the preceding claims 8 or 9, characterized in that the controller is set up is while the Emission of the plasma generated by the spark generator in the area with the help of an electronic switch the photomultiplier output separate from the signal integrator. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung dazu eingerichtet ist, während der Emission des von dem Funkengenerator in dem Bereich erzeugten Plasmas den Strahlengang zwischen dem Plasma und wenigstens einem Sensor mit einem mechanischen Shutter zu unterbrechen.Spectrometer according to one of the preceding claims 8 or 9, characterized in that the controller is adapted, during the emission of the plasma generated by the spark generator in the region, the beam path between the plasma and at least one sensor to break with a mechanical shutter. Spektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei weitere Sensoren vorgesehen sind, die über zwei Spektrometeroptiken mit der Fluoreszenzstrahlung beaufschlagbar sind.Spectrometer according to one of the preceding claims, characterized characterized in that two further sensors are provided, which have two spectrometer optics can be acted upon by the fluorescent radiation. Verfahren zur Analyse metallischer Proben mittels Atomfluoreszenzspektrometrie mit Funken-Atomisierung, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung der Emissionsvorgänge Fluoreszenz durch eine Hilfsstrahlungsquelle erzeugt und vor Kondensation der Atomwolke gemessen wird.Method for analyzing metallic samples by means of Atomic fluorescence spectrometry with spark atomization, characterized that after completion of the emission processes fluorescence by a Auxiliary radiation source generates and before condensation of the atomic cloud is measured. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung die verschobene Fluoreszenz (Stokes-Fluoreszenz) genutzt wird.Method according to claim 14, characterized in that that for measurement the shifted fluorescence (Stokes fluorescence) is being used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstrahlungsquelle amplitudenmoduliert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary radiation source is amplitude-modulated becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluoreszenzsignal mit Hilfe von zwei oder mehr mit Multikanalsensoren bestückten Spektrometeroptiken ermittelt wird, wobei eine erste Optik die Summe aus Fluoreszenzsignal und Restemission aufzeichnet, eine zweite Optik nur die Restemission aufzeichnet, und das gesuchte Fluoreszenzsignal für eine Wellenlänge λ sich als Differenz der Messwerte für λ in der ersten Optik und der zweiten Optik ergibt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the fluorescence signal by means of two or more equipped with multi-channel sensors Spectrometer optics is determined, with a first optics the sum from fluorescence signal and residual emission records, a second Optics only the residual emission records, and the sought fluorescence signal for one Wavelength λ itself Difference of the measured values for λ in the first Optics and the second optics yields. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluoreszenzsignale ungeradzahliger und geradzahliger Funken einer Funkenfolge auf zwei verschiedene Integratoren geschaltet werden und nur bei ungeraden Funken die Fluoreszenz-Hilfsstrahlung eingeschaltet wird, so dass die Emissions-Reststrahlung während der Fluoreszenzmessung durch Differenzbildung der beiden Integrale eliminiert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the fluorescence signals are odd and even spark of a spark sequence on two different integrators switched and only with odd sparks, the fluorescence auxiliary radiation is turned on, so that the emission residual radiation during the Fluorescence measurement eliminated by subtraction of the two integrals become. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optik mit wenigstens zwei Multikanalsensoren zur Erfassung einer Wellenlänge ausgerüstet ist, deren Fluoreszenz gemessen werden soll, wobei ein erster Sensor die Summe aus Fluoreszenzsignal und Restemission und ein zweiter Sensor nur die Restemission aufzeichnet und wobei das Fluoreszenzsignal für eine Wellenlänge λ als Differenz der Messwerte für λ in dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that an optics with at least two multi-channel sensors for detecting a wavelength equipped is whose fluorescence is to be measured, with a first sensor the sum of fluorescence signal and residual emission and a second Sensor records only the residual emission and where the fluorescence signal for one Wavelength λ as difference the readings for λ in the first Sensor and the second sensor is determined.
DE200510058160 2005-12-05 2005-12-05 Atom fluorescence spectrometer e.g. spark emission spectrometer, for analyzing metallic samples, has spark generator producing plasmas in area between electrode and sample surface, and radiation source producing fluorescence radiation Withdrawn DE102005058160A1 (en)

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