DE102006037995B4 - Solid state sample analysis method and apparatus for carrying out the same - Google Patents
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Abstract
Analyseverfahren für Festkörperproben, umfassend die Schritte
(a) Herstellen eines Analysengases durch Extraktion von mindestens einem Analyt aus einer Probe mittels Trägergasheißextraktion, wobei der mindestens eine Analyt aus der folgenden Gruppe gewählt ist, die besteht aus: N, O, H, einem flüchtigen Hydrid oder einer flüchtigen Halogenverbindung, und wobei ein Trägergas für die Trägergasheißextraktion Helium umfaßt,
(b) Bestimmen des mindestens einen Analyts in dem Analysengas mittels Plasma-Emissionsspektrometrie, wobei die Plasma-Emissionsspektrometrie mittels eines Helium-Plasmabrenners durchgeführt wird.Solid state sample analysis method comprising the steps
(a) preparing an analysis gas by extracting at least one analyte from a sample by carrier gas heat extraction, said at least one analyte being selected from the group consisting of: N, O, H, a volatile hydride or a volatile halogen compound; a carrier gas for carrier gas extraction helium comprises
(b) determining the at least one analyte in the analysis gas by means of plasma emission spectrometry, the plasma emission spectrometry being performed by means of a helium plasma burner.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Analyseverfahren für Festkörperproben sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Analyseverfahrens. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Nichtmetallen in festen Stoffen.The The present invention relates to a solid state sample analysis method and an apparatus for carrying out this analysis method. In particular, the invention relates to a method and a device for the determination of non-metals in solids.
Die Bestimmung von Nichtmetallen insbesondere O, N und H in anorganischen Materialien ist insbesondere in der Werkstoffanalytik, z. B. für Metalle, Keramik und Salze, von Bedeutung. Typischerweise werden dazu die Analyten aus dem Feststoff freigesetzt, da ansonsten praktisch nicht verfügbare matrixangepaßte Kalibrierproben bereitgestellt werden müßten.The Determination of non-metals, in particular O, N and H in inorganic Materials is particularly useful in materials analysis, eg. For metals, Ceramics and salts, of importance. Typically, the Analytes released from the solid, otherwise practically not available matrix matched calibration samples should be provided.
Ein bekanntes Verfahren zur Freisetzung von Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff aus anorganischen Stoffen ist die Trägergasheißextraktion. Typischerweise wird bei der Trägergasheißextraktion die Probe unter einem Inertgasstrom in einem Graphittiegel aufgeschmolzen. Die Schmelze löst Kohlenstoff aus dem Tiegel und als Freisetzungsprodukte für Sauerstoff entstehen überwiegend die Spezies CO und wenig CO2, sowie die Stickstoffspezies N2 und die Wasserstoffspezies H2.One known method of releasing oxygen, nitrogen and hydrogen from inorganic materials is carrier gas heat extraction. Typically, in carrier gas heat extraction, the sample is melted under an inert gas stream in a graphite crucible. The melt dissolves carbon from the crucible and as release products for oxygen predominantly arise the species CO and little CO 2 , as well as the nitrogen species N 2 and the hydrogen species H 2 .
Als typische Analyseverfahren für die Reaktionsprodukte der Trägergasheißextraktion sind grundsätzlich die nichtdispersive Infrarotspektrometrie (IR) und die Detektion der Wärmeleitfähigkeitsänderung bekannt. Typischerweise werden Sauerstoffspezies direkt oder nach Oxidation zu CO2 mit nichtdispersiver Infrarotspektrometrie bestimmt. Typischweise wird die Oxidation an CuO bei 600°C ausgeführt. Die Messung von Stickstoff, der meist als N2 vorliegt, erfolgt über den Unterschied in der Wärmeleitfähigkeitsänderung (WLD) von Stickstoff und Trägergas. Dazu müssen aber insbesondere gebildetes CO und CO2 aus dem Gasstrom z. B. durch Konversion zu CO2 und Reaktion entfernt werden. Typischerweise wird dies mit NaOH zur Absorption und Mg(ClO4)2 zum Zurückhalten des Wassers ausgeführt. Bei simultaner Messung von Wasserstoff und Stickstoff müssen die gebildeten Wasserstoffspezies, die meist als H2 vorliegen, zu Wasser oxidiert werden und mit Infrarotspektrometrie bestimmt werden. Analysegeräte für die Trägergasheißextraktion mit anschließender Auswertung durch IR/WLD sind beispielsweise von der Firma LECO Corp., St. Joseph, MI, USA, kommerziell erhältlich.As a typical analytical method for the reaction products of the carrier gas heat extraction, non-dispersive infrared spectrometry (IR) and the detection of the thermal conductivity change are basically known. Typically, oxygen species are determined directly or after oxidation to CO 2 with non-dispersive infrared spectrometry. Typically, the oxidation is carried out on CuO at 600 ° C. The measurement of nitrogen, which is usually present as N 2 , takes place via the difference in the thermal conductivity change (WLD) of nitrogen and carrier gas. For this purpose, but in particular formed CO and CO 2 from the gas stream z. B. be removed by conversion to CO 2 and reaction. Typically, this is done with NaOH for absorption and Mg (ClO 4 ) 2 to retain the water. In simultaneous measurement of hydrogen and nitrogen, the hydrogen species formed, which are usually present as H 2 , must be oxidized to water and determined by infrared spectrometry. Analyzers for carrier gas heat extraction with subsequent evaluation by IR / WLD are commercially available, for example, from LECO Corp., St. Joseph, MI, USA.
Die Trägergasheißextraktion mit IR/WLD erfordert in der Analysevorrichtung jedoch Einbauten für Katalysatoren und Reagenzien, die einen Einfluß auf das Verweilzeitverhalten des Analysengases haben. Für die meist zur Bestimmung von N2 und H2 genutzte Messung mit WLD müssen zwingend alle anderen aus der Probe generierten Gase aus dem Trägergasstrom entfernt werden. Eine optionale Ergänzung des Fehlbetrags an entferntem Analysengas mit hinreichender Richtigkeit ist außerdem regeltechnisch sehr aufwendig zu verwirklichen. Für eine sehr empfindliche Messung von Sauerstoff eignet sich praktisch nur die CO2 Spezies, die aber erst durch Oxidation aus CO erzeugt werden muß. Aufgrund des Verweilzeitverhaltens des Gasstroms in den oben genannten Einbauten werden die Analytsignale im Vergleich zur eigentlichen Freisetzung verbreitert, abgeflacht und verschmiert. Weiterhin erfolgt diese Veränderung der Analytsignale für die einzelnen Detektoren unterschiedlich. Damit reduziert sich die Empfindlichkeit des Analyseverfahrens und weiterhin geht auch wichtige Information über die Dynamik der Gasfreisetzung weitgehend verloren. Beispielsweise ist die Unterscheidung von Nichtmetallbeiträgen in verschiedenen Bindungsformen, wie z. B. Oberflächensauerstoff, gelöster Sauerstoff und fest gebundener Sauerstoff, von Interesse. Darüber hinaus ist in bestimmten Fällen die wirklich simultane Bestimmung mehrerer Analyte (H, O, N) mit nur einem Detektor zweckmäßig, um Aussagen über die Bindungsformen der Freisetzungsprodukte treffen zu können. Bei der Trägergasheißextraktion mit IR/WLD-Detektion ist durch das Vorhandensein der erwähnten Einbauten die ungestörte und simultane Aufnahme der Signalverläufe nicht möglich, so daß sich beispielsweise keine Aussagen über das Vorhandensein von NOx bei der Freisetzung von O aus Nitraten treffen lassen.However, carrier gas heat extraction with IR / WLD requires internals for catalysts and reagents in the analyzer which have an influence on the residence time behavior of the analysis gas. For the most commonly used for the determination of N 2 and H 2 measurement with WLD all other gases generated from the sample must be removed from the carrier gas stream. An optional addition of the shortage of removed analysis gas with sufficient accuracy is also very complicated to implement in terms of control technology. For a very sensitive measurement of oxygen, practically only the CO 2 species is suitable, which, however, must first be produced by oxidation from CO. Due to the residence time behavior of the gas stream in the abovementioned internals, the analyte signals are broadened, flattened and smeared in comparison to the actual release. Furthermore, this change in the analyte signals for the individual detectors is different. This reduces the sensitivity of the analysis process and also important information about the dynamics of the gas release is largely lost. For example, the distinction of non-metal contributions in different forms of bonding, such. As surface oxygen, dissolved oxygen and tightly bound oxygen, of interest. In addition, in certain cases, the really simultaneous determination of several analytes (H, O, N) with only one detector is useful in order to be able to make statements about the binding forms of the release products. In the carrier gas extraction with IR / WLD detection by the presence of the aforementioned internals undisturbed and simultaneous recording of the waveforms is not possible, so that, for example, can make any statements about the presence of NO x in the release of O from nitrates.
Weiterhin ist die Trägergasheißextraktion mit IR/WLD-Detektion nicht besonders elementselektiv. In bestimmten Fällen führt dies zu Fehlmessungen durch Überbefunde, insbesondere bei der Bestimmung kleiner Analytgehalte in Anwesenheit anderer Matrixbestandteile oder anderer Analyte. Beispielsweise wird die Bestimmung eines geringen Stickstoffgehalts durch die Anwesenheit von viel Wasserstoff, z. B. in einer Metallhydrid-Matrix, durch Methanbildung gestört. Bestimmte Analyte wie etwa Ar und N2 können mit den verwendeten Detektoren nicht unterschieden werden. Jedoch ist die Unterscheidung zwischen Edelgasen und Stickstoff aber beispielsweise in der Pulvermetallurgie von Interesse.Furthermore, carrier gas heat extraction with IR / WLD detection is not particularly element selective. In certain cases, this leads to erroneous measurements due to over-findings, especially in the determination of small analyte contents in the presence of other matrix components or other analytes. For example, the determination of a low nitrogen content by the presence of much hydrogen, e.g. B. in a metal hydride matrix, disturbed by methane formation. Certain analytes such as Ar and N 2 can not be distinguished with the detectors used. However, the distinction between noble gases and nitrogen is of interest, for example, in powder metallurgy.
Darüber hinaus ist die Trägergasheißextraktion mit IR/WLD-Detektion für andere als die erwarteten Analytspezies praktisch blind. So treten typischerweise bei der Messung von Sauerstoff, der teilweise aus Nitraten als NOx freigesetzt wird, Minderbefunde auf.In addition, carrier gas heat extraction with IR / WLD detection is virtually blind to other than the expected analyte species. Typically, in the measurement of oxygen partially released from nitrates as NO x , there are fewer findings.
Hinsichtlich der Linearität des Empfängers ist die IR/WLD-Detektion naturgemäß stark eingeschränkt. Ein ähnlicher Signalverlauf von Kalibriersubstanz und Analysenprobe ist daher erforderlich, kann aber in der Praxis kaum realisiert werden.Regarding the linearity of the recipient the IR / WLD detection naturally strong limited. A similar one Waveform of calibration and analysis sample is therefore required, but can hardly be realized in practice.
Ein anderes bekanntes Analyseverfahren für die Trägergasheißextraktion ist die Gasmassenspektrometrie. Jedoch weist die Gasmassenspektrometrie eine mangelnde Selektivität auf. Insbesondere ist über die Gasmassenspektrometrie eine Unterscheidung zwischen 14N2 und 12C16O nur mit sehr hohem Aufwand herzustellen.Another known analytical method for carrier gas heat extraction is gas mass spectrometry. However, gas mass spectrometry has a lack of selectivity. In particular, a distinction between 14 N 2 and 12 C 16 O can be made only with great effort on the gas mass spectrometry.
Die
optische Plasma-Emissionspektrometrie ist als elementspezifisches
Analyseverfahren für leichtflüchtige Verbindungen
grundsätzlich
bekannt. Beispielsweise beschreibt die
Die
Die
Die
Die
Im Hinblick auf die oben genannten Nachteile des Standes der Technik schlägt die vorliegende Erfindung ein Analyseverfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Analysevorrichtung gemäß Anspruch 14 vor. Weitere Aspekte, Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen.in the In view of the above-mentioned disadvantages of the prior art beats the present invention an analysis method according to claim 1 and an analysis device according to claim 14. Further Aspects, advantages and details of the present invention result from the subclaims, the description and the attached drawings.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Analyseverfahren für Festkörperproben bereitgestellt, das die Schritte des Herstellens eines Analysengases durch Extraktion von mindestens einem Analyt aus einer Probe mittels Trägergasheißextraktion und des Bestimmens des mindestens einen Analyts in dem Analysengas mittels Plasma-Emissionspektrometrie umfaßt.According to one first embodiment of the The present invention will be an analytical method for solid samples providing the steps of preparing an analysis gas by extraction of at least one analyte from a sample by means of Carrier gas hot extraction and determining the at least one analyte in the analysis gas by plasma emission spectrometry.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll unter einer Trägergasheißextraktion allgemein die Extraktion von Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff sowie flüchtigen Metallverbindungen, flüchtigen Hydriden oder flüchtigen Halogenverbindungen aus anorganischen Matrizes unter reduzierenden Bedingungen und mittels eines Inertgasstroms verstanden werden. Die Extraktion wird dabei in einem Temperaturbereich von 1000°C bis 2700°C vorgenommen, wobei typische Extraktionstemperaturen um 2000°C herum liegen. Durch das Analyseverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Bestimmung von Nichtmetallen und flüchtigen Verbindungen in festen Stoffen mit hoher Empfindlichkeit, hoher Selektivität und relativ unabhängig von der im Gas vorliegenden Elementspezies erfolgen. Gleichzeitig ist die Bestimmung bei relativ ungestörter Wiedergabe der Gasfreisetzungsdynamik und simultaner Bestimmung mehrerer Analyte möglich. Als Vorteile eines Analyseverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ergeben sich daher ein geringer Meßaufwand, hohe Selektivität, hohe Meßempfindlichkeit sowie simultane Bestimmung mehrerer Analyte. Diese erfindungsgemäßen Vorteile bieten Verbesserungen sowie Erleichterungen bei der Bestimmung von Nichtmetallen, insbesondere O, N und H, in anorganischen Festkörpern mittels Trägergasheißextraktion. Damit wird die Aussagefähigkeit derartiger Untersuchungen erhöht. Insbesondere werden durch die hohe Selektivität der emissionspektrometrischen Detektion die sich aus der mangelnden Selektivität der IR/WLD-Detektion ergebenden Mängel überwunden. Weiterhin werden die Nachteile der stark eingeschränkten Linearität der Empfänger überwunden. Darüber hinaus erlaubt das Analyseverfahren gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung auch die Bestimmung flüchtiger Metallverbindungen, flüchtiger Hydride sowie flüchtiger Halogenverbindungen, deren Bestimmung mittels der herkömmlichen IR/WLD-Detektion nur in ungenügender Form möglich ist.in the The scope of the present application is intended to include carrier gas heat extraction generally the extraction of oxygen, nitrogen, hydrogen as well volatile Metal compounds, volatile Hydride or volatile Halogen compounds from inorganic matrices under reducing Conditions and understood by means of an inert gas stream. The extraction is carried out in a temperature range of 1000 ° C to 2700 ° C, wherein typical extraction temperatures are around 2000 ° C. Through the analysis process according to one embodiment The present invention may include the determination of non-metals and fleeting Compounds in solids with high sensitivity, high selectivity and relatively independent from the element species present in the gas. simultaneously is the determination with relatively undisturbed reproduction of the gas release dynamics and simultaneous determination of multiple analytes possible. As advantages of an analysis method according to one embodiment The present invention therefore results in a low measurement effort, high selectivity, high Sensitivity as well simultaneous determination of several analytes. These advantages of the invention offer improvements as well as facilitating the determination of non-metals, in particular O, N and H, in inorganic solids by means of carrier gas heat extraction. This is the meaningfulness increased such investigations. In particular, due to the high selectivity of the emission spectrometric Detection resulting from the lack of selectivity of IR / WLD detection Deficiencies overcome. Farther the disadvantages of the greatly limited linearity of the receiver are overcome. Furthermore allows the analysis method according to the embodiments the present invention also the determination of volatile Metal compounds, volatile Hydrides as well as volatile Halogen compounds, their determination by means of conventional IR / WLD detection only in insufficient form possible is.
Dabei ist der zu bestimmende Analyt aus der folgenden Gruppe gewählt, die besteht aus: N, O, H, einer flüchtigen Metallverbindung, einem flüchtigen Hydrid oder einer flüchtigen Halogenverbindung. Typischweise ist der Analyt in einer anorganischen Matrix enthalten.The analyte to be determined from the following group is selected, which consists of: N, O, H, a volatile metal compound, a volatile Hydride or a volatile halogen compound. Typically, the analyte is contained in an inorganic matrix.
Weiterhin umfaßt ein Trägergas für die Trägergasheißextraktion Helium, wobei das Trägergas typischerweise im wesentlichen vollständig aus Helium besteht. Daher wird die Plasma-Emissionspektrometrie mittels eines Helium-Plasmabrenners durchgeführt, d. h. es wird als Arbeitsgas für den Plasmabrenner ebenfalls Helium verwendet. Dies erlaubt es nämlich, Nichtmetalle mit hoher Effizienz anzuregen. Mit anderen Worten wird bei einer solchen Arbeitsweise das gleiche Gas (Helium) sowohl für die Freisetzung der nachzuweisenden Analyte als auch für ihre optische Anregung verwendet.Farther comprises a carrier gas for the Carrier gas hot extraction Helium, wherein the carrier gas is typically essentially complete made of helium. Therefore, the plasma emission spectrometry carried out by means of a helium plasma burner, d. H. it is called working gas for the Plasma torch also used helium. This allows it, non-metals to stimulate with high efficiency. In other words, at one such operation, the same gas (helium) for both the release the analyte to be detected as well as used for their optical excitation.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann das Trägergas für die Trägergasheißextraktion auch einen Wasserstoffanteil aufweisen. Dadurch können bei der Trägergasheißextraktion flüchtige Hydride erzeugt werden, die in der anschließenden Plasma-Emissionsspektrometrie detektiert werden.According to one another embodiment of the In the present invention, the carrier gas for the carrier gas heat extraction may also have a hydrogen content exhibit. Thereby can in the carrier gas heat extraction volatile Hydrides are generated in the subsequent plasma emission spectrometry be detected.
Gemäß noch einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein für Vakuum-UV transparentes Spektrometer für die Plasma-Emissionsspektrometrie verwendet. Ein solches Spektrometer erlaubt es, neben den empfindlichen Emissionslinien bei 777 nm für Sauerstoff und bei 486 nm für Wasserstoff auch die im Vakuum-UV liegende Stickstoff-Emissionslinie bei 174 nm zu detektieren.According to one more other embodiment The present invention will be a vacuum UV transparent spectrometer for the Plasma emission spectrometry used. Such a spectrometer allows it, in addition to the sensitive emission lines at 777 nm for oxygen and at 486 nm for Hydrogen also lies in the vacuum UV nitrogen emission line at 174 nm.
Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Volumenstromverhältnis zwischen dem Analysengasstrom, der einem Plasmabrenner zugeführt wird, und einem Brennergasstrom, der dem Plasmabrenner zugeführt wird, kleiner als 1:4. Dies erlaubt es, den Einfluß des Analysengases auf die Anregungsbedingungen im Plasma klein zu halten.According to one more another embodiment The present invention is a volume flow ratio between the analysis gas stream which is fed to a plasma torch, and a burner gas stream which is supplied to the plasma torch, less than 1: 4. This allows the influence of the analysis gas on the To keep excitation conditions in the plasma small.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Volumenstromverhältnis zwischen einem aus der Trägergasheißextraktion erhaltenen Analysengasstrom und einem Analysengasstrom, der einem Plasmabrenner zugeführt wird, kleiner als 1:15. Auf diese Weise wird ein für weitere ergänzende Analyseverfahren, insbesondere für IR/WLD-Detektion, ausreichender Volumenstrom bereitgestellt.According to one another embodiment of the Present invention is a volume flow ratio between one of the Carrier gas hot extraction received analysis gas stream and an analysis gas stream, the one Plasma torch supplied is less than 1:15. This will be one for more supplementary Analytical method, in particular for IR / WLD detection, sufficient volumetric flow provided.
Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Bestimmung des mindestens einen Analyts mittels nichtdispersiver Infrarotspektrometrie durchgeführt. Gemäß einer anderen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Bestimmung des mindestens einen Analyts mittels Messung des Unterschieds in der Wärmeleitfähigkeit zwischen Trägergas und Analyt durchgeführt Beide Bestimmungen können auch zu einer herkömmlichen IR/WLD-Detektion gekoppelt sein.According to one Further development of the present invention will continue to be a provision of the at least one analyte by means of non-dispersive infrared spectrometry carried out. According to one Another embodiment of the present invention will continue a determination of the at least one analyte by means of measurement of the Difference in thermal conductivity between carrier gas and analyte performed Both provisions can also to a conventional one Be coupled to IR / WLD detection.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens eines in einer Festkörperprobe enthaltenen Analyts bereitgestellt. Dabei umfaßt die Vorrichtung einen Tiegel zur Aufnahme der Festkörperprobe, eine Heizung zum Erhitzen der Festkörperprobe, eine Trägergaszuleitung zur Zuleitung eines Trägergases an die Festkörperprobe, einen Plasmabrenner mit einer Brennergaszuleitung und einer Analysengaszuleitung, wobei die Analysengaszuleitung so mit dem Tiegel in Verbindung steht, daß durch sie ein durch das Trägergas und den mindestens einen Analyten gebildetes Analysengas an den Plasmabrenner zuleitbar ist, und ein Spektrometer zur Analyse von Plasma-Emissionsspektren des an den Plasmabrenner zugeleiteten Analysengases.According to one Another aspect of the present invention is a device for the determination of at least one analyte contained in a solid sample provided. Includes the apparatus comprises a crucible for receiving the solid sample, a heater for heating the solid sample, a carrier gas supply line for supplying a carrier gas to the solid sample, a plasma burner with a burner gas supply line and an analysis gas supply line, wherein the analysis gas supply is so in communication with the crucible, that by one by the carrier gas and the at least one analyte formed analysis gas to the plasma torch and a spectrometer for analysis of plasma emission spectra of the analysis gas supplied to the plasma torch.
Die Vorrichtung gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung kommt ohne Einbauten für Reagenzien und Katalysatoren zur Aufbereitung der Reaktionsprodukte der Trägergasheißextraktion im Gasweg und die damit verbundenen Mangel aus. Auf diese Weise kann mit einer Vorrichtung gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung die Bestimmung von Nichtmetallen und flüchtigen Verbindungen in festen Stoffen mit hoher Empfindlichkeit, hoher Selektivität und relativ unabhängig von der im Gas vorliegenden Elementspezies erfolgen. Gleichzeitig ist die Bestimmung bei relativ ungestörter Wiedergabe der Gasfreisetzungsdynamik und simultaner Bestimmung mehrerer Analyte möglich. Somit ermöglicht eine Vorrichtung gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung einen geringeren Meßaufwand, hohe Selektivität, hohe Meßempfindlichkeit sowie simultane Bestimmung mehrerer Analyte. Diese Vorteile bieten Verbesserungen sowie Erleichterungen bei der Bestimmung von Nichtmetallen, insbesondere O, N und H, in anorganischen Festkörpern mittels Trägergasheißextraktion. Damit wird die Aussagefähigkeit derartiger Untersuchungen durch die Verwendung einer Vorrichtung gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung erhöht.The Device according to the above described aspect of the present invention comes without internals for reagents and catalysts for the treatment of the reaction products of the carrier gas heat extraction in the Gasweg and the lack thereof. In this way can with a device according to the above described aspect of the present invention, the determination of non-metals and fleeting Compounds in solids with high sensitivity, high Selectivity and relatively independent from the element species present in the gas. simultaneously is the determination with relatively undisturbed reproduction of the gas release dynamics and simultaneous determination of multiple analytes possible. Thus allows one Device according to the above described aspect of the present invention a lesser measuring expenditure, high selectivity, high measuring sensitivity as well simultaneous determination of several analytes. These benefits provide improvements as well as facilitating the determination of non-metals, in particular O, N and H, in inorganic solids by carrier gas heat extraction. This is the meaningfulness such investigations by the use of a device according to the above-described Aspect of the present invention increases.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert. Dabei zeigt:Based the attached Drawings will now be exemplary embodiments of the present invention. Showing:
Weiterhin
ist der Ofenbereich über
eine Zuleitung
Durch ein solches Analyseverfahren kann die Bestimmung von Nichtmetallen und flüchtigen Verbindungen in festen Stoffen mit hoher Empfindlichkeit, hoher Selektivität und relativ unabhängig von der im Gas vorliegenden Elementspezies erfolgen. Gleichzeitig ist die Bestimmung bei relativ ungestörter Wiedergabe der Gasfreisetzungsdynamik und simultaner Bestimmung mehrerer Analyte möglich. Als Vorteile eines Analyseverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ergeben sich daher ein geringer Meßaufwand, hohe Selektivität, hohe Meßempfindlichkeit sowie simultane Bestimmung mehrerer Analyte. Diese erfindungsgemäßen Vorteile bieten Verbesserungen sowie Erleichterungen bei der Bestimmung von Nichtmetallen, insbesondere O, N und H, in anorganischen Festkörpern mittels Trägergasheißextraktion. Damit wird die Aussagefähigkeit derartiger Untersuchungen erhöht. Insbesondere werden durch die hohe Selektivität der emissionspektrometrischen Detektion die sich aus der mangelnden Selektivität der IR/WLD-Detektion ergebenden Mängel überwunden. Weiterhin werden die Nachteile der stark eingeschränkten Linearität der Empfänger überwunden.By such an analysis method, the determination of non-metals and volatile Compounds in solids with high sensitivity, high selectivity and relatively independent of the element species present in the gas take place. At the same time the determination is possible with relatively undisturbed reproduction of the gas release dynamics and simultaneous determination of several analytes. As advantages of an analysis method according to an embodiment of the present invention, therefore, result in a low measurement effort, high selectivity, high measurement sensitivity and simultaneous determination of multiple analytes. These advantages according to the invention offer improvements and simplifications in the determination of non-metals, in particular O, N and H, in inorganic solids by means of carrier gas heat extraction. This increases the informative value of such examinations. In particular, the high selectivity of the emission spectrometric detection overcomes the deficiencies resulting from the lack of selectivity of the IR / WLD detection. Furthermore, the disadvantages of the highly limited linearity of the receiver are overcome.
In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß insbesondere die Verwendung von Helium sowohl als Trägergas für die Trägergasheißextraktion als auch als Arbeitsgas für den Plasmabrenner vorteilhaft ist. Die Verwendung von Helium als Arbeitsgas erlaubt es nämlich, Nichtmetalle mit hoher Effizienz anzuregen, wohingegen mit Argon als Arbeitsgas, insbesondere die Anregung von Sauerstoff- und Stickstoffspezies, relativ schwierig ist. Mit anderen Worten wird bei einer solchen Arbeitsweise vorteilhafterweise das gleiche Gas (Helium) sowohl für die Freisetzung der nachzuweisenden Analyte als auch für ihre optische Anregung verwendet.In In this context it should be mentioned that in particular the use of helium both as a carrier gas for the Trägergasheixt extraction and as a working gas for the Plasma torch is advantageous. The use of helium as working gas namely, it allows To stimulate non-metals with high efficiency, whereas with argon as a working gas, in particular the excitation of oxygen and nitrogen species, is relatively difficult. In other words, with such Operation advantageously the same gas (helium) both for the release the analyte to be detected as well as used for their optical excitation.
Die
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele sollten keinesfalls als einschränkend für die vorliegende Erfindung verstanden werden. Insbesondere ist zwar die bevorzugte Anwendung der Erfindung die Bestimmung von Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff in anorganischen Materialien im Zusammenhang mit der Trägergasheißextraktion mit Helium. Die Erfindung kann aber leicht auf die Bestimmung von anderen bei der Trägergasheißextraktion freigesetzten flüchtigen Verbindungen wie beispielsweise flüchtige Metallverbindungen, flüchtige Hydride oder flüchtige Halogenverbindungen erstreckt werden. Insbesondere ist die Anwendung nicht auf die Trägergasheißextraktion mit Helium beschränkt, sondern andere Trägergasgemische, beispielsweise mit einem Wasserstoffanteil zur Generierung flüchtiger Hydride, sind denkbar. The The present invention has been explained with reference to exemplary embodiments. These embodiments should by no means be construed as limiting the present Be understood invention. In particular, although the preferred Application of the invention the determination of oxygen, nitrogen and hydrogen in inorganic materials related to the carrier gas heat extraction with Helium. However, the invention can easily be applied to the determination of others in the carrier gas heat extraction released volatile Compounds such as volatile metal compounds, volatile hydrides or fleeting Halogen compounds are extended. In particular, the application is not on the carrier gas heat extraction limited to helium, but other carrier gas mixtures, For example, with a hydrogen content to generate volatile Hydrides are conceivable.
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4482246A (en) * | 1982-09-20 | 1984-11-13 | Meyer Gerhard A | Inductively coupled plasma discharge in flowing non-argon gas at atmospheric pressure for spectrochemical analysis |
DE3424696A1 (en) * | 1984-07-05 | 1986-02-06 | Ringsdorff-Werke GmbH, 5300 Bonn | Method for feeding an analysis substance into a plasma |
US4833294A (en) * | 1986-08-29 | 1989-05-23 | Research Corporation | Inductively coupled helium plasma torch |
US5051557A (en) * | 1989-06-07 | 1991-09-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services | Microwave induced plasma torch with tantalum injector probe |
US5130537A (en) * | 1990-03-30 | 1992-07-14 | Hitachi, Ltd. | Plasma analyzer for trace element analysis |
DE19518598A1 (en) * | 1995-05-20 | 1996-11-21 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Method for evaluating spectral lines emitted from inductively coupled plasma |
DE69026136T2 (en) * | 1989-05-09 | 1996-11-28 | Varian Associates | Spectroscopic plasma torch for microwave plasma |
US6236012B1 (en) * | 1997-12-29 | 2001-05-22 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Plasma torch with an adjustable injector and gas analyzer using such a torch |
DE19838383C2 (en) * | 1998-08-24 | 2001-10-18 | Paul Scherrer Inst Villigen | Method and device for transferring non-volatile compounds into a detection apparatus |
-
2006
- 2006-08-14 DE DE200610037995 patent/DE102006037995B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4482246A (en) * | 1982-09-20 | 1984-11-13 | Meyer Gerhard A | Inductively coupled plasma discharge in flowing non-argon gas at atmospheric pressure for spectrochemical analysis |
DE3424696A1 (en) * | 1984-07-05 | 1986-02-06 | Ringsdorff-Werke GmbH, 5300 Bonn | Method for feeding an analysis substance into a plasma |
US4833294A (en) * | 1986-08-29 | 1989-05-23 | Research Corporation | Inductively coupled helium plasma torch |
DE69026136T2 (en) * | 1989-05-09 | 1996-11-28 | Varian Associates | Spectroscopic plasma torch for microwave plasma |
US5051557A (en) * | 1989-06-07 | 1991-09-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services | Microwave induced plasma torch with tantalum injector probe |
US5130537A (en) * | 1990-03-30 | 1992-07-14 | Hitachi, Ltd. | Plasma analyzer for trace element analysis |
DE19518598A1 (en) * | 1995-05-20 | 1996-11-21 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Method for evaluating spectral lines emitted from inductively coupled plasma |
US6236012B1 (en) * | 1997-12-29 | 2001-05-22 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Plasma torch with an adjustable injector and gas analyzer using such a torch |
DE19838383C2 (en) * | 1998-08-24 | 2001-10-18 | Paul Scherrer Inst Villigen | Method and device for transferring non-volatile compounds into a detection apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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