DE112014001620T5

DE112014001620T5 - Vorrichtung und Verfahren für das Mischen einer in ein Analysegerät einzuführenden Flüssigkeitsprobe

Info

Publication number: DE112014001620T5
Application number: DE112014001620.9T
Authority: DE
Inventors: Ruan HATTINGH; Neil Bird; Paul Neal; Olivier MOTEAU
Original assignee: Thermo Electron Manufacturing Ltd
Current assignee: Thermo Electron Manufacturing Ltd
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2016-01-21
Also published as: US9541479B2; GB201305406D0; CN105190282A; WO2014154501A1; US20140283628A1; GB2512309A; CN105190282B

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Mischen von Tröpfchen einer Flüssigkeitsprobe und Tröpfchen eines Verdünnungsmittels und/oder eines Standards, hergestellt durch Tröpfchen-on-Demand-Generatoren zur Verwendung mit einem Analysegerät. Zwei verschiedene Flüssigkeiten können in ein Analysegerät zur gleichzeitigen Analyse eingeführt werden. Das Verfahren umfasst bevorzugt Verwenden eines ersten Tröpfchen-on-Demand-Generators zur Bereitstellung eines ersten Stroms von Tröpfchen einer ersten Flüssigkeit; Verwenden eines zweiten Tröpfchen-on-Demand-Generators zur Bereitstellung eines zweiten Stroms von Tröpfchen einer zweiten Flüssigkeit; und Kombinieren des ersten und zweiten Stroms von Tröpfchen, bevor sie in das Analysegerät eintreten.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft das Gebiet von Flüssigkeitsproben-Einführungssystemen für Analyseninstrumente und betrifft diejenigen Analysegeräte, für die die Probe in der Form eines Tröpfchenstroms eingeführt werden muss. Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Nutzung von Tröpfchen-on-Demand-Generatoren zum Mischen von Strömen von Tröpfchen für die direkte Einspritzung in ein Analysegerät.
Hintergrund
Eine Flüssigkeitsprobe, die in ein Analysegerät in der Form von Tröpfchen zugeführt wird, wird in der Regel mit Hilfe eines Zerstäubers zur Erzeugung eines Aerosols bereitgestellt. Analysegeräte, die solche Tröpfchen nutzen, schließen Ionisierungs- und/oder Anregungsquellen, wie Ionisierungs- und/oder Anregungsquellen, wie Mikrowellen-induziertes Plasma (MIP), induktiv gekoppeltes Plasma (ICP) und Flammen ein. Die Analysegeräte sehen Spektrometer vor, die MIP- und ICP-optische Emissionsspektrometrie (OES), MIP- und ICP-Massenspektrometrie (MS), Atom-Absorptionsspektrometrie (AA) und Atom-Fluoreszenzpektroskopie (AFS) durchführen. Typischerweise wird die Probe enthaltende Flüssigkeit zu einem Tröpfchenstrom mit Hilfe eines Zerstäubers unter Nutzung eines Stroms von Inertgas, wie Argon, gebildet. Zerstäuber erzeugen Tröpfchen mit einem breiten Größenspektrum. Jedoch wird dort, wo das Analysegerät ein Plasma oder eine Flamme zum Dissoziieren und Anregen oder Ionisieren der Probe nutzt, da sowohl Plasmen als auch Flammen beim Dissoziieren von großen Tröpfchen ineffizient sind, üblicherweise eine Sprühkammer zwischen den Zerstäuber und den Brenner platziert, um große Tröpfchen aus dem Probenstrom, der in das Analysegerät eintritt, auszuschließen. Die Sprühkammer filtriert den Tröpfchenstrom, indem der Strom dazu gebracht wird, einer verschlungenen Bahn zu folgen, so dass die größeren Tröpfchen auf die Oberflächen in der Sprühkammer aufprallen und fortgezogen werden, wobei kleinere Tröpfchen durch den Gasstrom in den Brenner transportiert werden. In den Fällen von ICP-OES und ICP-MS ist allgemein bekannt, dass nur 1–2% der zerstäubten Probe enthaltenden Flüssigkeit in der Form von ausreichend kleinen Tröpfchen vorliegen, die für die Prozessierung innerhalb des Brenners geeignet sind, und dass diese Form der Probeneinführung daher ineffizient ist.
Alternative Verfahren zur Erzeugung eines Stroms von Probentröpfchen schließen die Verwendung eines kontinuierlichen Fluidstrahl-Mikrotröpfchengenerators (G. M. Hieftje und H. V. Malmastadt, Analytical Chemistry, Band 40, S. 1860–1867, 1968) und das Vibrieren lassen eines monodispersen Aerosolgenerators (H. Kawaguchi et al., Spectrochimica Acta, Band 41B, S. 1277–1286, 1986, T. Nomizu et al., Journal of Analytical Atomic Spectrometry, Band 17, S. 592–595, 2002) ein. Die Fähigkeit zur einzelnen Erzeugung von Tröpfchen und dadurch zur vollständigeren Kontrolle des Tröpfchen-Herausschleuderungsprozesses – so genannte ”Tröpfchen-on-demand”- bzw. Tröpfchen auf-Abruf-Techniken – sind schon lange als wünschenwert angesehen worden. Wenn der Tröpfchengenerator ein Typ ist, in dem die Tröpfchenerzeugungsvorrichtung das Herausschleudern eines einzelnen Tröpfchens in Reaktion auf ein Steuersignal ermöglicht, ist der Tröpfchengenerator einer einer Klasse von Generatoren, die als Tröpfchen-on-demand-Generatoren bezeichnet werden. Ein früher Generator mit dieser Fähigkeit, der hauptsächlich für das Tintenstrahldrucken entworfen wurde, war ein piezoelektrischer Tröpfchengenerator ( US-Patent 3683212 ). Ein solcher Tröpfchengenerator wurde zum Erzeugen eines Tröpfchenstroms, der Probenmaterial enthält, eingesetzt, wobei die Tröpfchen durch einen Ofen geleitet werden, um die Tröpfchen bis zur vollständigen oder partiellen Trockne vor dem Einspritzen in einen ICP verdampfen zu lassen, um die Oxidionenbildung zu untersuchen (J. B. French, B. Etkin, R. Jong, Analytical Chemistry, Band 66, S. 685–691, 1994). Diese Kopplung des piezoelektrichen Tröpfchengenerators und des Ofens wurde als der Monodisperse-Getrocknete-Mikropartikel-Injektor (MDMI) bezeichnet, und solche Systeme sind in anderen Studien (J. W. Olesik und S. E. Hobbs, Analytical Chemistry, Band 66, S. 3371–3378, 1994; A. C. Lazar und P. B. Farnsworth, Applied Spectroscopy, Band 53, S. 457–470, 1999; A. C. Lazar und P. B. Farnsworth, Applied Spectroscopy, Band 51, S. 617–624, 1997) eingesetzt worden. Der Einsatz des piezoelektrischen Tröpfchengenerators ohne die Desolvatisierung in einem Ofen ist erfolgreich als eine Subnanoliter-Probeneinführungstechnik für Laser-induzierte Breakdown-Spektroskopie und induktiv gekoppelte Plasmaspektrometrie implementiert worden (S. Groh et al., Analytical Chemistry, Band 82, S. 2568–2573, 2010; A. Murtazin et al., Spectrochimica Acta, Band 67B, S. 3–16, 2012).
Alle diese Tröpfchenerzeugungsvorrichtungen erfordern das Einspeisen einer Flüssigkeitsprobe in ein umschlossenes Volumen innerhalb der Tröpfchenerzeugungsvorrichtung. Typischerweise wird die Probe in Behältern hergestellt und gelagert, und die Behälter werden in der Regel in Reihe nahe bei dem Analysegerät gelagert, so dass die Behälter durch einen Autosampler zugänglich sind. Der Autosampler positioniert einen Aufnahmeschlauch bzw. -röhre innerhalb eines der Behälter, und die Probe wird in das Rohr angesaugt und in den Tröpfchengenerator durch Ansaugen befördert. Somit kommt die probenhaltige Flüssigkeit mit dem Aufnahmerohr und mit den Innenflächen des Tröpfchengenerators in Kontakt. Nachdem die Probenaufnahme beendet ist, zieht der Autosampler den Probenaufnahmeschlauch aus dem Probe enthaltenden Behälter zurück und bewegt ihn zu einem Waschlösung enthaltenden Behälter. Waschlösung wird in den Aufnahmeschlauch und in den Tröpfchengenerator gesaugt und zum Abfall gespült, um die Reste der vorausgehenden Probe auszuwaschen, bevor die nächste Probe eingelassen wird. Für alle weiter oben beschriebenen Tröpfchenerzeugungsvorrichtungen, ob nun ein Autosampler zum Einsatz kommt oder nicht, sind Mittel wie ein Schlauch(system) zum Übertragen der Probe enthaltenden Flüssigkeit von einem Lagerbehälter erforderlich, und der Tröpfchengenerator selbst präsentiert exponierte Oberflächen für die Probe enthaltende Flüssigkeit.
Infolge des zunehmend routinemäßigen Einsatzes der Spektrometrie ist der Probendurchsatz eine der wichtigsten Voraussetzungen geworden, da es häufig dies ist, was letztendlich die Kosten pro Analyse in Routineanwendungen bestimmt. Mit der zunehmenden Empfindlichkeit der Instrumentierung und der automatischen Probenhandhabung ist der Probendurchsatz größtenteils nicht durch die Probeneinführungs- oder Analysezeit, sondern vielmehr durch Memory-Effekte beschränkt, die durch die Ablagerung von Material von der vorausgehenden Probe auf Komponenten des Probeneinführungssystems und Spektrometers verursacht werden. Aufgrund der erhöhten Empfindlichkeit der Spektrometer und ihrer letztendlichen Nachweisgrenzen wird Material, das sich auf dem Probeneinführungssystem abgelagert hat, allmählich während des weiter oben beschriebenen ”Wasch”-Zyklus, abgewaschen, und typischerweise werden mindestens 40–60 Sekunden nach jeder Probe benötigt, um die Memory-Effekte unterhalb eines akzeptablen Schwellenwerts zu halten. Des Weiteren kann die Zeit zum Befördern von Flüssigkeit von einem Sicherheitsbehälter zu dem Tröpfchengenerator erheblich sein, wobei noch Zeit sowohl für die Probenaufnahme als auch Aufnahme von Waschlösung hinzukommt.
Die Entwicklung der Instrumentierung hat die Empfindlichkeit von Analysegeräten erhöht, und häufig erfordern Proben eine Verdünnung. Verschiedene Verfahren für die automatische Verdünnung von Proben sind entworfen worden (wie zum Beispiel in dem US-Patent 7 998 434 beschrieben). Um Schwankungen in der Genauigkeit zu überwachen und zu korrigieren, werden häufig interne Standards angewandt. Sowohl die Verdünnung als auch die Hinzufügung von Standards erfordert das Mischen von Flüssigkeiten vor der Einführung in das Analysegerät. Bei allen oben genannten Tröpfchenerzeugungsvorrichtungen werden typischerweise die zu mischenden Flüssigkeiten entweder in einem Behälter vor der Aufnahme gemischt, oder sie werden an einer Stelle zwischen den die Flüssigkeiten enthaltenden Behältern und dem Tröpfchengenerator gemischt. Als solche sind zusätzliche Flüssigkeitshandhabungsvorrichtungen oder Prozessschritte erforderlich, und es sind weitere Behälter oder getrennte Mischvorrichtungen erforderlich. Jegliche Mischvorrichtungen und damit verbundenen Flüssigkeitssicherheitsbehälter-Rohrleitungen müssen ebenfalls vor ihrem nächsten Gebrauch ausgewaschen werden.
Akustische Tröpfchen-Herausschleuderungssysteme sind unter Nutzung eines Phänomens entwickelt worden, über das zuerst von R. W. Wood und A. Loomis in 1927 [Philiosophical Magazine, 4 (22), 417–436] berichtet wird. Von einem Messwandler ausgesandte Schallenergie kann in einer Flüssigkeit in kinetische Energie umgewandelt werden. Wenn Schallenergie nahe einer freien Oberfläche der Flüssigkeit fokussiert wird, können Tröpfchen von der Oberfläche der Flüssigkeit herausgeschleudert werden, wobei die Tröpfchengröße umgekehrt zu der Frequenz der Schallenergie skaliert ist. Tröpfchenvolumina von ~20 pl bis 2 μl und Tröpfchenherausschleuderungsraten von Hunderten von Tröpfchen pro Sekunde können vorgesehen werden. Im Unterschied zu anderen Tröpfchenherausschleuderungsvorrichtungen kommt es zu keinem Kontakt zwischen der Probenflüssigkeit und dem Tröpfchen-Ejektor oder der Probennahmevorrichtung, wie Düsen, Pipettenspitzen oder Stiftwerkzeugen. Akustische Tröpfchen-Ejektoren des Stands der Technik sind zum Nach-oben-Schleudern von Tröpfchen aus Muldenplatten heraus verwendet worden, um sich auf festen Oberflächen oder Aufnahmeplatten, die unmittelbar über den Muldenplatten angeordnet sind, anzulagern. Daher werden Tröpfchen von Sicherheitsbehältern auf Aufnahmebehälter in relativ dichter Nähe übertragen.
Zusammenfassung der Erfindung
Angesichts des oben Gesagten ist die vorliegende Erfindung realisiert worden.
In einem ersten unabhängigen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einführen von zwei verschiedenen Flüssigkeiten in ein Analysegerät zur gleichzeitigen Analyse bereit, das die folgenden Schritte umfasst: Verwenden eines ersten Tröpfchen-on-Demand-Generators zur Bereitstellung eines ersten Stroms von Tröpfchen einer ersten Flüssigkeit; Verwenden eines zweiten Tröpfchen-on-Demand-Generators zur Bereitstellung eines zweiten Stroms von Tröpfchen einer zweiten Flüssigkeit und Kombinieren des ersten und zweiten Stroms von Tröpfchen, bevor sie in das Analysegerät eintreten.
In einem weiteren unabhängigen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung außerdem ein Probeneinführungssystem für ein Analysegerät bereit, das einen ersten Tröpfchen-On-Demand-Generator, der zum Erzeugen eines Stroms von Tröpfchen aus einer ersten Flüssigkeit geeignet ist; einen zweiten Tröpfchen-On-Demand-Generator, der zum Erzeugen eines Stroms von Tröpfchen aus einer zweiten Flüssigkeit geeignet ist; eine Gasversorgung, die zum Zuführen eines ersten Stroms von Gas zum Mitführen von Tröpfchen, die aus der ersten Flüssigkeit erzeugt werden, angeordnet ist; eine Gasversorgung, die zum Zuführen eines zweiten Stroms von Gas zum Mitführen von Tröpfchen, die aus der zweiten Flüssigkeit erzeugt werden, angeordnet ist; und eine Gasrohrleitung stromaufwärts eines Einlasses des Analysegeräts, angeordnet zum Kombinieren des ersten und zweiten Stroms von Gas, bevor sie in das Analysegerät eintreten, umfasst.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Tröpfchen-on-Demand-Generator um einen piezoangetriebenen Tröpfchengenerator, ein Thermo-Inkjet-Gerät, einen monodispersen Getrockneten-Mikropartikel-Injektor oder einen Schallwandler.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren Einführen einer Flüssigkeitsprobe in ein Analysegerät in einem Verfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Anwenden von Schallenergie auf eine Menge einer Flüssigkeitsprobe, die auf einer festen Oberfläche eines Probenträgers lokalisiert ist, um ein Probentröpfchen von einer Probenmenge herauszuschleudern; Mitführen des Probentröpfchens in einem Gasstrom; und Transportieren des Probentröpfchens in das Analysegerät mit Hilfe des Gasstroms.
Vorzugsweise stellt die vorliegende Erfindung ein Probeneinführungssystem für eine Analysegerät bereit, das Folgendes umfasst: eine feste Oberfläche eines Probenträgers, der zum Lokalisieren einer Menge einer Flüssigkeitsprobe geeignet ist; einen Schallwandler, der so angeordnet ist, dass bei Gebrauch Schallenergie in Richtung der festen Oberfläche emittiert wird; eine Gasversorgung, die für die Zuführung eines Gasstroms angeordnet ist; und eine Gasrohrleitung, angeordnet zwischen der Gasversorgung und dem Probenträger und zwischen dem Probenträger und einem Einlass des Analysegeräts.
Bei Gebrauch ist eine Menge einer Flüssigkeitsprobe auf einer festen Oberfläche lokalisiert, und Schallenergie von einem Schallwandler wird in Richtung der Flüssigkeitsprobe gelenkt. Die Schallenergie bewirkt, dass ein Tröpfchen der Flüssigkeitsprobe von einer freien Oberfläche der Menge der Flüssigkeitsprobe herausgeschleudert wird. Ein Gasstrom ist so gerichtet, um die Probentröpfchen mitzuführen und die Tröpfchen von der Menge der Flüssigkeitsprobe auf der festen Oberfläche weg und in ein Analysegerät zu transportieren. Mittel zum Lenken des Gasstroms, um das Probentröpfchen mitzuführen und es vorzugsweise so zu transportieren, dass es nicht mit irgendwelchen Oberflächen entlang einer Transportbahn bzw. eines Transportweges zwischen der Menge der Flüssigkeitsprobe und dem Analysegerät in Berührung kommt, werden hierin beschrieben.
Vorzugsweise wird das Probentröpfchen in das Analysegerät entlang einer Transportbahn transportiert, und das Probentröpfchen kommt nach dem Verlassen der Probenmenge und vor dem Eintreten in das Analysegerät nicht mit irgendwelchen festen Oberflächen entlang der Transportbahn in Berührung. Vorzugsweise tritt der Gasstrom in das Analysegerät ein, wenn er in einen Probeneinlass eintritt. Vorzugsweise tritt das in dem Gasstrom mitgeführte Probentröpfchen in das Analysegerät ein, und Probenmaterial innerhalb des mitgeführten Probentröpfchens wird innerhalb des Analysegeräts angeregt oder ionisiert, ohne mit irgendeiner festen Oberfläche auf seiner Reise von der Menge der Probe in Berührung gekommen zu sein.
In einigen Ausführungsformen befindet sich die Probenmenge auf der festen Oberfläche eines Probenträgers innerhalb eines Sicherheitsbehälters, vorzugsweise ist der Sicherheitsbehälter einer aus einer Reihe von Sicherheitsbehältern, wobei der Probenträger die Reihe von Sicherheitsbehältern umfasst; stärker bevorzugt befindet sich die Probenmenge auf der festen Oberfläche eines Probenträger innerhalb einer Muldenplatte. Vorzugsweise umfasst der Probenträger eine Vielzahl von Probenträgerstellen, wie Sicherheitsbehälter, Einkerbungen bzw. Vertiefungen, Vorsprünge oder Stellen, die einer Oberflächenbehandlung, wie einem Ätzen oder einer Imprägnierung unterzogen wurden. In einigen Ausführungsformen befindet sich die Probenmenge auf der festen Oberfläche eines Probenträgers in der Form eines Flüssigkeitstropfens, in welchem Fall der Probenträger nicht einen Sicherheitsbehälter umfassen kann, sondern zum Beispiel ein flacher Glasträger oder ein lokaler Oberflächenvorsprung oder eine andere lokalisierte Stelle sein kann.
Die feste Oberfläche umfasst vorzugsweise ein inertes Material; vorzugsweise umfasst das inerte Material eines oder mehrere von: Polystyrol, PFA, LCP, PTFE, Nylon, PEEK, Keramik oder Glas.
Vorzugsweise wird die Schallenergie auf die Probenmenge durch die feste Oberfläche des Probenträgers angewandt. Vorzugsweise ist der Schallwandler so angeordnet, dass bei Gebrauch Schallenergie in Richtung einer ersten Oberfläche des Probenträgers ausgesandt wird und die Menge der Flüssigkeitsprobe sich auf einer zweiten Oberfläche des Probenträgers befindet, wobei die zweite Oberfläche von der ersten Oberfläche verschieden ist. In einigen Ausführungsformen ist der Schallwandler so angeordnet, um Schallenergie durch eine Seitenwand eines Sicherheitsbehälters auszusenden, und die Probenmenge befindet sich innerhalb des Sicherheitsbehälters. Vorzugsweise verlaufen die erste und zweite Oberfläche des Probenträgers im Wesentlichen parallel zueinander. Vorzugsweise ist in Ausführungsformen, in denen der Probenträger einen Sicherheitsbehälter umfasst, die erste Oberfläche bei Gebrauch so angeordnet, um eine abwärts gerichtete Seite des Probenträgers zu sein, und die zweite Oberfläche ist so angeordnet, um eine nach oben gerichtete Seite des Probenträgers zu sein; am meisten bevorzugt liegt die zweite Oberfläche innerhalb des Sicherheitsbehälters, und ist die innere Bodenfläche des Sicherheitsbehälters. Wenn der Probenträger eine flache Platte umfasst und die Probenmenge sich auf einer Seite der flachen Platte (der zweiten Oberfläche) befindet, ist die erste Oberfläche bei Gebrauch so angeordnet, um die andere Seite des Probenträgers zu sein.
Eine Gasversorgung ist so angeordnet, um eine Gasstrom zuzuführen. Der Gasstrom umfasst vorzugsweise Inertgas. Stärker bevorzugt umfasst das Gas im Wesentlichen nur Inertgas. Vorzugsweise umfasst das Gas eines oder mehrere von: N₂, He, Ar, SF₆, Xe, Ne, Kr. Die Gasströmungsrate liegt vorzugsweise zwischen 0,1 und 3 l·min^–1 bei einem Druck zwischen 0,1 und 2 Bar. Das Gas kann jede geeignete Temperatur haben, wobei niedrigere Temperaturen vorteilhaft sind, wenn die Flüssigkeitsprobe flüchtige Substanzen umfasst. Vorzugsweise wird ein Strom von Inertgas auf die Probenmenge auf der festen Oberfläche unmittelbar vor der Anwendung der Schallenergie auf die Probenmenge gerichtet.
In anderen Ausführungsformen, wie jenen, in denen das Analysegerät ein Atomabsorptionsspektrometer ist, ist das Gas bevorzugt eine vorgemischte Mischung des gewünschten Oxidationsmittels und von Brenngasen in den entsprechenden Verhältnissen oder ist eines aus dem gewünschten Oxidationsmittel und dem gewünschten Brenngas.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen wird ein Gasstrom mit einer ersten Strömungsrate zugeführt, während das Probentröpfchen transportiert wird, und ein Gasstrom wird mit einer zweiten Strömungsrate zugeführt wenn kein Probentröpfchen transportiert wird und unmittelbar vor dem Anwenden der Schallenergie auf die Probenmenge, wobei die zweite Strömungsrate vorzugsweise größer als die erste Strömungsrate ist. Die erste Strömungsrate kann größer sein als die zweite Strömungsrate in einigen Ausführungsformen, doch vorzugsweise ist die zweite Strömungsrate größer als die erste Strömungsrate. Die Anwendung des Gasstroms mit der zweiten Strömungsrate säubert bzw. spült vorteilhafter Weise das Volumen in der Region um die Probenmenge von Restgasen vor dem Herausschleudern der Tröpfchen. Das Herausschleudern der Tröpfchen wird durch die Anwendung einer ersten Größe von Schallenergie initiiert. Während diese Spülung durchgeführt wird, kann eine zweite Größe von Schallenergie angewandt werden, wobei die zweite Größe niedriger als die erste Größe ist, um Eigenschaften der Probenmenge zu bestimmen, wie zum Beispiel den Abstand zwischen dem Schallwandler und der freien Oberfläche der Probenmenge, was für die Einstellung des Fokus der anschließend angewandten Schallenergie von Nutzen ist. Daher wird der Gasstrom vorzugsweise mit einer ersten Strömungsrate zugeführt, während das Probentröpfchen transportiert wird, und der Gasstrom wird mit einer zweiten Strömungsrate zugeführt wenn kein Probentröpfchen transportiert wird und während eine zweite Größe von Schallenergie angewandt wird, um die Eigenschaften der Probenmenge unmittelbar vor dem Anwenden einer ersten Größe von Schallenergie zu bestimmen, was dazu führt, dass Tröpfchen aus der Probenmenge herausgeschleudert werden, wobei die zweite Strömungsrate größer ist als die erste Strömungsrate.
Vorzugsweise wird der Gasstrom zugeführt, um einen Gasschleier zu bilden, der zumindest teilweise die Probenmenge umgibt und/oder teilweise das Probentröpfchen umgibt, wenn es die Oberfläche der Probenmenge verlässt, wobei der Begriff Gasschleier hierin in der Bedeutung einer teilweisen oder vollständigen Gashülle verwendet wird. Eine Vorrichtung, welche die Erfindung verkörpert, umfasst eine Gasrohrleitung, die zwischen der Gasversorgung und dem Probenträger und zwischen dem Probenträger und einem Einlass des Analysegeräts angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die Gasrohrleitung eine erste Gasrohrleitung, die zwischen der Gasversorgung und dem Probenträger angeordnet ist, und eine zweite Gasrohrleitung, die zwischen dem Probenträger und einem Einlass des Analysegeräts angeordnet ist. Wo die Probenmenge sich auf der festen Oberfläche des Probenträgers in der Form eines Flüssigkeitstropfchen befindet, ist vorzugsweise die erste Gasrohrleitung dafür ausgelegt, um Gas zu der ersten Oberfläche des Probenträgers zu befördern, und der Gasstrom strömt durch einen Teil des Probenträgers in einem oder mehreren Kanälen, wobei die Kanäle sich von der erste Oberfläche bis hin zur zweiten Oberfläche des Probenträgers erstrecken, wobei die Probenmenge sich auf der zweiten Oberfläche des Probenträgers befindet (die erste und zweite Oberfläche des Probenträgers sind weiter oben beschrieben worden). In einer bevorzugten Ausführungsform, in der die Probenmenge sich auf der festen Oberfläche des Probenträgers innerhalb eines Sicherheitsbehälters befindet und die zweite Seite des Probenträgers sich innerhalb des Sicherheitsbehälters befindet und die innere Bodenfläche des Sicherheitsbehälters ist, strömt der Gasstrom vorzugsweise durch einen Teil des Probenträgers in einem oder mehreren Kanälen. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die Kanäle von der ersten Oberfläche und innerhalb von einer oder mehreren Seitenwänden des Sicherheitsbehälters zu einer dritten Oberfläche, wobei die dritte Oberfläche eine größere Distanz von der ersten Oberfläche entfernt ist als die Probenmenge, z. B. kann die dritte Oberfläche den Rand des Sicherheitsbehälters bilden. In anderen Ausführungsformen gehen die Kanäle in den Probenträger durch eine Oberfläche hindurch über und erstrecken sich innerhalb des Probenträgers zu der dritten Oberfläche. Wo der Sicherheitsbehälter eine Mulde innerhalb einer Muldenplatte ist, ist die dritte Oberfläche vorzugsweise Teil der Oberseite der Muldenplatte, wie weiter beschrieben wird. Wo ein Gasschleier zumindest teilweise die Probenmenge umgibt und die Probenmenge sich auf einer inneren Bodenfläche eines Sicherheitsbehälters befindet, umgibt der Gasschleier teilweise die Probenmenge, während das Gas innerhalb von einem oder mehreren Kanälen, die innerhalb von einer oder mehreren Seitenwänden des Sicherheitsbehälters gebildet sind, wandert. Vorzugsweise ist der Gasschleier hauptsächlich senkrecht zu und von der Seite der festen Oberfläche weg gerichtet, auf welcher sich die Probenmenge befindet. Vorzugsweise führt die Gasrohrleitung den Gasstrom in der Form eines Gasschleiers zu, der zumindest teilweise ein Volumen angrenzend an die Probenträgerstelle umgibt, um das Probentröpfchen teilweise zu umgeben, wenn es die Oberfläche der Probenmenge auf der Probenträgerstelle verlässt.
In bevorzugten Ausführungsformen wendet der Schallwandler Schallenergie auf die Probenmenge durch die feste Oberfläche des Probenträgers hindurch an. Vorzugsweise wendet der Schallwandler Schallenergie auf die Probenmenge durch die erste Oberfläche des Probenträgers hindurch und aus der zweiten Oberfläche des Probenträgers heraus an, wobei die erste und zweite Oberfläche weiter oben beschrieben wurden. Es ist bevorzugt, dass mindestens ein Teil der ersten und zweiten Oberfläche im Wesentlichen parallel verläuft, so dass die Bahnlänge durch den Probenträger entlang der Bahn der Schallenergie im Wesentlichen die gleiche für alle Strahlen von Schallenergie ist. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Schallwandler innerhalb der ersten Gasrohrleitung, wie weiter beschrieben wird.
Eine die Erfindung verkörpernde Vorrichtung umfasst eine Gasrohrleitung, die zwischen der Gasversorgung und dem Probenträger und zwischen dem Probenträger und einem Einlas des Analysegeräts angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die Gasrohrleitung eine erste Gasrohrleitung, die zwischen der Gasversorgung und dem Probenträger angeordnet ist, und eine zweite Gasrohrleitung, die zwischen dem Probenträger und einem Einlass des Analysegeräts angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die zweite Gasrohrleitung ein Tragrohr, und das Tragrohr nimmt zumindest einen Teil des Gases an, der bei Gebrauch durch die erste Rohrleitung geliefert wird. Stärker bevorzugt nimmt das Tragrohr im Wesentlichen das ganze Gas an, das bei Gebrauch durch die erste Rohrleitung geliefert wird. Die Gasrohrleitung dient dazu, den Gasstrom wenigstens teilweise zu beschränken, wenn er von dem Probenträger zu dem Analysegerät wandert, und dadurch einen Teil der gesamten Transportbahn des herausgeschleuderten Tröpfchens zu beschränken. In bevorzugten Ausführungsformen dient die zweite Gasrohrleitung, die das Tragrohr umfasst, zumindest teilweise dazu, den Gasstrom zu beschränken, wenn er von dem Probenträger zu dem Analysegerät wandert, und dadurch einen Teil oder die gesamte Transportbahn der herausgeschleuderten Tröpfchen zu beschränken.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Gasrohrleitung an einer Oberfläche des Probenträgers mit einer gasdichten Versiegelung versiegelt, um den einen oder die mehreren Kanäle zu umgeben, wo sie auf dem Probenträger hervortreten, und die zweite Gasrohrleitung ist an einer anderen Oberfäche des Probenträgers mit einer gasdichten Versiegelung versiegelt, um den einen oder die mehreren Kanäle zu umgeben, wo sie auf der anderen Oberfläche des Probenträgers hervortreten. Die eine oder die mehreren gasdichten Versiegelungen können durch eine O-Ring-Elastomerversiegelung bewerkstelligt werden, und/oder die relevante Oberfläche des Probenträgers kann selbst komprimierbares Material umfassen.
Wenn die Probenmenge sich auf der festen Oberfläche des Probenträgers in der Form eines Flüssigkeitstropfens befindet, wird vorzugsweise ein Einlass der zweiten Gasrohrleitung (die ein Tragrohr umfassen kann) mit einem Teil der festen Oberfläche des Probenträgers, auf welchem sich die Probenmenge befindet, in Kontakt gebracht, und die zweite Gasrohrleitung umgibt die Probenmenge und zumindest teilweise einen oder mehrere Kanäle, wobei die Kanäle sich von der ersten Seite durch die zweite Seite der festen Oberfläche hindurch erstrecken, wobei sich die Probenmenge auf der zweiten Seite der festen Oberfläche befindet. Stärker bevorzugt befindet sich der Einlass der zweiten Gasrohrleitung in Kontakt mit der festen Oberfläche und bildet mit dieser eine gasdichte Versiegelung, auf welcher sich die Probenmenge befindet, und die zweite Gasrohrleitung umgibt zumindest teilweise die Probenmenge und umgibt zumindest teilweise einen oder mehrere Kanäle, wobei die Kanäle sich von der ersten Seite durch die zweite Seite der festen Oberfläche hindurch erstrecken, wobei die Probenmenge sich auf der zweiten Seite der festen Oberfläche befindet. Alternativ kann der Probenträger einen Vorsprung, wie einen kleinen Stab, umfassen, in welchem Fall entweder: eine einzelne Gasrohrleitung verwendet wird und die Gasrohrleitung zumindest teilweise den Vorsprung umgibt; oder die erste Gasrohrleitung oder die zweite Gasrohrleitung zumindest teilweise den Vorsprung umgibt, und ein erster Auslass der ersten Gasrohrleitung zumindest teilweise mit einem Einlass der zweiten Gasrohrleitung verbunden ist.
Wenn die Probenmenge sich auf der festen Oberfläche eines Probenträgers innerhalb eines Sicherheitsbehälters befindet und die zweite Oberfläche des Probenträgers sich innerhalb des Sicherheitsbehälters befindet und die innere Bodenfläche des Sicherheitsbehälters ist, umgibt die zweite Gasrohrleitung (die ein Tragrohr umfassen kann) zumindest teilweise und stärker bevorzugt vollständig einen oder mehrere Kanäle, wo sie auf der dritten Oberfläche des Probenträgers hervortreten, wobei die Kanäle sich von der ersten Oberfläche des Probenträgers hindurch bis zu einer dritten Oberfläche des Probenträgers erstrecken, wie weiter oben beschrieben. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Kanäle von einer Stelle auf der dritten Oberfläche zu einer anderen Stelle auf der dritten Oberfläche, wie weiter beschrieben wird. Wo diese dritte Oberfläche des Probenträgers einen Rand umfasst, grenzt der Einlass der zweiten Gasrohrleitung vorzugsweise auch an den Rand an, stärker bevorzugt mit einer gasdichten Versiegelung, um den einen oder die mehreren Kanäle zu umgeben, wenn sie auf der dritten Oberfläche hervortreten. Die gasdichte Versiegelung kann durch eine O-Ring-Elastomerversiegelung bewerkstelligt werden, und/oder die Oberfläche des Probenträgers kann selbst komprimierbares Material umfassen.
Eine alternative Anordnung für das Zuführen des Gasstroms durch eine Gasrohrleitung umfasst eine erste Gasrohrleitung, die mit der Gasversorgung gekoppelt ist und mit dem Probenträger gekoppelt ist, und wobei eine zweite Gasrohrleitung mit dem Probenträger und dem Einlass des Analysegeräts gekoppelt ist, wobei die erste Gasrohrleitung Gas in eine erste Reihe von einem oder mehreren Kanälen in dem Probenträger einspeist und die zweite Gasrohrleitung Gas von einer zweiten Reihe von einem oder mehreren Kanälen in dem Probenträger aufnimmt, wobei die erste Reihe von einem oder mehreren Kanälen in Gasverbindung mit der zweiten Reihe von einem oder mehreren Kanälen steht. Vorzugsweise ist sowohl die erste Reihe von einem oder mehreren Kanälen als auch die zweite Reihe von einem oder mehreren Kanälen von derselben Oberfläche des Probenträgers zugänglich, und am meisten bevorzugt ist diese Oberfläche die dritte Oberfläche des Probenträgers, wie weiter oben beschrieben, in welchem Fall der Schallwandler nicht innerhalb der ersten Gasrohrleitung enthalten ist. In diesem Fall führt die Gasrohrleitung den Gasstrom in der Form eines Gasschleiers, der zumindest teilweise ein Volumen angrenzend an die Probenträgerstelle umgibt, zu, um das Probentröpfchen teilweise zu umgeben, wenn es die Oberfläche der Probenmenge auf der Probenträgerstelle verlässt. Ein Beispiel einer solchen Ausführungsform ist weiter unten gegeben.
Die Gasrohrleitung, die sich von der Region der Probe zu dem Analysegerät erstreckt, kann sich in gerader Linie erstrecken (d. h. die Achse der Gasrohrleitung erstreckt sich in einer geraden Linie), oder sie kann so verlaufen, um eine oder mehrere Richtungsänderungen einzuschließen (z. B. sie kann sich entlang einer gekrümmten Bahn erstrecken). Vorzugsweise ist die Bahn eine solche, dass das Probentröpfchen nicht mit irgendeiner festen Oberfläche entlang der Transportbahn nach dem Verlassen der Probenmenge und vor dem Eintreten in das Analysegerät in Kontakt kommt, und in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Gasrohrleitung (unter anderen Bedingungen) kann dies den Mindestradius der Krümmung von irgendeinem gekrümmten Abschnitt beispielsweise begrenzen. Vorzugsweise erstreckt sich die Gasrohrleitung axial über eine Distanz zwischen 10 und 100 mm von der Region der Probe zu dem Analysegerät. In einigen Ausführungsformen kann die Gasrohrleitung länger als dies sein und sich zwischen 100 und 1000 mm erstrecken. Wo eine herausgeschleuderte Tröpfchengröße für eine effiziente Direkteinspritzung in das Analysegerät zu gross ist, kann ein Tröpfchen-Modifikator in die Transportbahn integriert sein, wie weiter unten beschrieben wird, in welchem Fall das zweite Leitungsrohr oder Tragrohr einen solchen Tröpfchen-Modifikator in der Anordnung zwischen dem Probenträger und dem Einlass des Analysegeräts beinhaltet.
Die Gasrohrleitung, die sich von der Region der Probe zu dem Analysegerät erstreckt, kann unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen (wobei die Gasrohrleitung senkrecht zu der Röhrenachse verläuft). Vorzugsweise ist der Gasrohrleitungsquerschnitt im Wesentlichen kreisrund. Vorzugsweise reduziert sich der interne Querschnittsbereich etwas (d. h. die Rohrleitung verjüngt sich zumindest in einer Dimension) in dem Maße, wie sich die Gasrohrleitung von dem Probenträger weg erstreckt, um die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in einer Region oberhalb der Oberfläche der Menge der Flüssigkeitsprobe zu erhöhen.
Vorzugsweise tritt der Gasstrom in das Analysegerät ein, wenn er in einen Probeneinlass eintritt. Vorzugsweise ist ein Auslass der Gasrohrleitung direkt mit dem Einlass des Analysegeräts verbunden. Stärker bevorzugt bildet die Gasrohrleitung eine Einzelkomponente mit dem Einlass des Analysegeräts, so dass es keine diskreten Stufenveränderungen beim Gasströmungswiderstand gibt, die das Risiko erhöhen können, dass Tröpfchen mit einer festen Oberfläche in Berührung kommen. Wo der Auslass der Gasrohrleitung direkt mit dem Einlass des Analysegeräts verbunden ist, ist der interne Querschnittsbereich des Einlasses des Analysegeräts vorzugsweise größer als der interne Querschnittsbereich des Auslasses der Gasrohrleitung. Vorzugsweise tritt das in dem Gasstrom mitgeführte Probentröpfchen in das Analysegerät ein, und Material innerhalb des mitgeführten Probentröpfchens wird innerhalb des Analysegeräts angeregt oder ionisiert, ohne mit irgendeiner festen Oberfläche auf seiner Reise von der Probenmenge in Kontakt gekommen zu sein.
Das Analysegerät ist vorzugsweise eines aus: einem Atomabsorptionspektrometer, einem induktiv gekoppelten Plasma-optischen Emissionsspektrometer, einem induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometer, einem Mikrowellen-Plasmaoptischen Emissionspektrometer, einem Mikrowellen-Plasma-Massenspektrometer, einem Atom-Fluoreszenzspektrometer, einem Laser-verstärkten Ionisierungsspektrometer. Die Erfindung ist für die Anwendung entweder mit einem induktiv gekoppelten Plasma-optischen Emissionsspektrometer oder einem induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometer überaus geeignet. Am meisten bevorzugt ist das Analysegerät ein induktiv gekoppelter Plasma-optischer Emissionsspektrometer.
Alternativ kann das Analysegerät ein Flugzeit-Massenspektrometer unter Nutzung einer Desolvatisierungsmembran, wie einer Nafion^TM-Röhre, und einer Ionisierungsvorrichtung, wie einer Koronaentladung, einer Photoionisierungsquelle oder einer radioaktiven Ionisierungsquelle, wie ⁶³Ni-Folie, ²⁴¹Am oder Tritium (³H), sein. Das Analysegerät kann auch ein Ionenbeweglichkeits-Analysegerät sein, wobei eine Desolvatisierungsmembran, wie eine Nafion^TM-Röhre, Verwendung findet. Andere Typen eines Analysegeräts, das für die Verwendung mit der Erfindung geeignet ist, werden ins Auge gefasst.
Der Einlass des Analysegeräts umfasst vorzugsweise den Einlass zu der Einspritzröhre eines Brenners, wo das Analysegerät einen Brenner nutzt (wie zum Beispiel in einem ICP-OES oder ICP-MS). Wo das Analysegerät ein Atomabsorptionsspektrometer ist, umfasst der Einlass des Analysegeräts den Einlass des Brenners. Wo das Analysegerät ein Atomfluoreszenzspektrometer ist, umfasst der Einlass zu dem Analysegerät einen Einlass zu der optischen Zelle.
Das Tröpfchen kann jede beliebige Größe haben, die für das Analysegerät geeignet ist. Vorzugsweise liegt die Tröpfchengröße im Bereich von 0,1 bis 10 μm Durchmesser. Tröpfchen dieser Größe sind für hoch effiziente Direkteinspritzung in ein induktiv gekoppeltes Plasma beispielsweise geeignet. Alternativ kann der Tröpfchendurchmesser 10 bis 200 μm betragen. Tröpfchen dieser Größe können vorteilhaft sein, wo eine höhere Probenströmungsrate erforderlich ist und eine begrenzte Schallenergie-Wiederholungsrate verfügbar ist.
Größere Tröpfchen können einen Tröpfchen-Modifikator erfordern, der sich zwischen der Probenmenge und dem Analysegerät und in der Transportbahn des Probentröpfchens, wenn es mit Hilfe des Gasstroms transportiert wird, befindet, wobei der Tröpfchen-Modifikator so ausgelegt ist, um Lösungsmittel von dem Tröpfchen zu entfernen. Vorzugsweise wird Lösungsmittel von dem Tröpfchen durch Verdunsten unter Verwendung von erhitztem Gas, eines optischen Heizgeräts, einer Konvektionsheizung, einer Mikrowellenheizung, einer R.F.-Heizung oder einer Breitband-I.R.-Quelle, z. B. einer LED, eines Lasers, eines elektrisch angeregten Fadens; oder einer Schmalband-I.R.-Quelle, z. B. LED oder eines Lasers, entfernt. Folglich umfasst der Tröpfchen-Modifikator vorzugsweise ein oder mehrere der vorgenannten Mittel (Zufuhr von erhitztem Gas, ein optisches Heizgerät etc.). Bei Verwendung einer Schmalbandquelle emittiert die Quelle vorzugsweise bei einer Wellenlänge, die an eine Absorptionsfrequenz der Probe angepasst wird.
Vorzugsweise wird die Schallenergie wiederholt auf die Probenmenge angewandt, um einen Tröpfchenstrom aus einer Menge einer Flüssigkeitsprobe für einen bestimmten Zeitraum zu erzeugen. Vorzugsweise wird der Schallwandler durch einen Computer gesteuert.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst der Probenträger einen Muldenplatte, wobei jede Mulde eine interne Kapazität zwischen 5 μl und 2 ml aufweist. Vorzugsweise enthält die Muldenplatte eine Vielzahl von Mulden. Wo der Probenträger eine Vielzahl von Probenträgerstellen, wie Sicherheitsbehälter, Einkerbungen bzw. Vertiefungen, Vorsprünge, oder Stellen, die einer Oberflächenbehandlung, wie einem Ätzen oder einer Imprägnierung, unterzogen wurden, umfasst, werden vorzugsweise die relativen Positionen des Probenträgers und des Schallwandlers periodisch verändert, um eine unterschiedliche Probenmenge in der Bahn der Schallenergie, die von dem Schallwandler emittiert wird, zu positionieren. In bevorzugten Ausführungsformen wird der Probenträger relativ zu dem Schallwandler bewegt, so dass Schallenergie sequentiell auf einige oder alle in dem Probenträger eingeschlossenen Probenträgerstellen angewandt werden kann. Vorzugsweise wird die relative Bewegung des Probenträgers und des Schallwandlers mit Hilfe von automatisierten Mitteln bewerkstelligt und durch einen Computer gesteuert. Die Gasrohrleitung wird vorzugsweise auch relativ zu dem Probenträger, vorzugsweise durch automatisierte Mittel, bewegt, so dass die Gasrohrleitung Gas zu und von verschiedenen Probenträgerstellen befördern kann. Sowohl der Schallwandler als auch die Gasrohrleitung werden vorzugsweise in Richtungen senkrecht zu dem Probenträger mit Hilfe von Linearaktuatoren bewegt. Verschiedene solche Aktuatoren sind im Fachbereich bekannt. Nachdem der Schallwandler und die Gasrohrleitung von dem Probenträger weg bewegt wurden, kann der Probenträger neu positioniert werden, und der Schallwandler und die Gasrohrleitung können dann auf den Probenträger wiederangewandt werden, so dass Probe von einer Probenträgerstelle emittiert werden kann und in dem Gasstrom zu dem Analysegerät transportiert werden kann. Wo der Probenträger eine Reihe von Probenträgerstellen, die in einem Kreis angeordnet sind, umfasst, kann der Probenträger vorteilhafter Weise einfach gedreht werden, um eine andere Probenträgerstelle in die Bahn des Schallwandlers und in die Bahn der Gasrohrleitung zu positionieren.
Die Identifizierung von verschiedenen Probenträgerstellen kann durch bekannte Mittel bewerkstelligt werden, wie Barcodes oder RFID-Erkennung, so dass verschiedene Proben nachverfolgt werden können und verschiedene Typen von Probenträgeranordnungen identifiziert werden können.
Vorteilhafter Weise können die Gasrohrleitung, der akustische Tröpfchengenerator, die Probenträgerplatte und der Einlass des Analysegeräts innerhalb eines mit Inertgas, wie Argon, gefüllten Gehäuses enthalten sein, so dass Proben, die sich auf dem Probenträger befinden, nicht an Umgebungsluft ausgesetzt werden. Alternativ kann dort, wo Proben innerhalb von Behältern enthalten sind, jeder Behälter von einer Folie aus einem Polymer bedeckt sein, um die Proben vor Umgebungsluft zu schützen, und während des Vorgangs des Lokalisierens der zweiten Gasrohrleitung auf dem Probenträger angrenzend an eine Probenträgerstelle kann die Polymerfolienversiegelung aufgebrochen werden, um eine Bahn für emittierte Tröpfchen von der Probenträgerstelle vorzusehen.
Probenmengen können auf oder in der/die eine oder mehreren Probenträgerstellen manuell oder durch automatisierte Mittel eingeführt werden. Mengen von verschiedenen Proben können auf verschiedenen Probenträgerstellen lokalisiert sein. Wo es mehrere Probenträgerstellen gibt, werden die Probenmengen oder Proben vorzugsweise auf oder in mehrere Probenträgerstellen gleichzeitig durch automatisierte Mittel eingeführt. Automatisierte Mittel schließen Pumpen ein, wie sie im Fachbereich bekannt sind, oder jegliche anderen automatisierten Mittel.
Wie oben beschrieben stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einführen von zwei verschiedenen Flüssigkeiten in ein Analysegerät für die gleichzeitige Analyse bereit, welches die folgenden Schritte umfasst: Verwenden eines ersten Tröpfchen-on-Demand-Generators, um einen ersten Tröpfchenstrom einer ersten Flüssigkeit vorzusehen; Verwenden eines zweiten Tröpfchen-on-Demand-Generators, um einen zweiten Tröpfchenstrom einer zweiten Flüssigkeit vorzusehen, und Vereinen des ersten und zweiten Stroms von Tröpfchen, bevor sie in das Analysegerät eintreten. Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Proben-Einführungssystem für ein Analysegerät bereit, welches einen ersten Tröpfchen-on-Demand-Generator, der für das Erzeugen eines Tröpfchenstroms aus einer ersten Flüssigkeit geeignet ist; einen zweiten Tröpfchen-on-Demand-Generator, der für das Erzeugen eines Tröpfchenstroms von einer zweiten Flüssigkeit geeignet ist; eine Gasversorgung, die dafür vorgesehen ist, einen ersten Gasstrom zuzuführen, um aus der ersten Flüssigkeit erzeugte Tröpfchen mitzuführen; eine Gasversorgung, die dafür vorgesehen ist, einen zweiten Gasstrom zuzuführen, um aus der zweiten Flüssigkeit erzeugte Tröpfchen mitzuführen; und eine Gasrohrleitung stromaufwärts von einem Einlass des Analysegeräts, der dafür vorgesehen ist, um den ersten und zweiten Gasstrom zu vereinen, bevor sie in das Analysegerät eintreten.
Ein Tröpfchen-on-Demand-Tröpfchengenerator ist ein Typ eines Tröpfchengenerators, in dem die Tröpfchenerzeugungsvorrichtung das Herausschleudern eines einzelnen Tröpfchens in Reaktion auf ein Steuersignal ermöglicht. Die Erfindung kann auf verschiedene bekannte und bisher noch unbekannte Tröpfchen-on-Demand-Generatoren angewandt werden. Vorzugsweise umfasst der Tröpfchen-on-Demand-Generator eines aus einem piezo-angetriebenen Tröpfchengenerator, einem Thermo-Inkjet-Gerät, einem monodispersen Getrockneten-Mikropartikel-Injektor, einem Schallwandler (z. B. konfiguriert in einem Proben-Einführungssystem gemäß der hierin beschriebenen Erfindung).
Wenn es mehrere Probenträgerstellen gibt, können vorzugsweise einige der Probenträgerstellen Stellen für den Standort von Mengen an Verdünnungsmittel sein, und einige können Stellen für den Standort von Mengen von einem oder mehreren Standards sein. Die Vorsehung von mehr als einem Tröpfchen-on-Demand-Generator, der vorzugsweise einen Schallwandler umfasst, kann dann für die praktisch gleichzeitige Aussendung eines Tröpfchenprobenstroms von einer ersten Stelle und einen Tröpfchenstrom eines Verdünnungsmittels und/oder von einem oder mehreren Standards von einer oder mehreren anderen Stellen verwendet werden. Vorzugsweise werden der erste und zweite Tröpfchenstrom in einem Gasstrom vereint, und der Gasstrom transportiert die Tröpfchen zum Einlass des Analysegeräts. Vorzugsweise wird jede Stelle auf dem Probenträger mit einem Gasstrom versehen, und die Gasströme werden vor dem Erreichen des Analysegeräts vereint, wodurch die Tröpfchenströme vor dem Erreichen des Analysegeräts vermischt werden, wobei die Tröpfchenströme aus verschiedenen Bestandteilen von den verschiedenen Stellen bestehen, wobei die verschiedenen Bestandteile gleichzeitig zu dem Analysegerät befördert werden. Vorzugsweise umfasst/umfassen der Gasstrom oder die Gasströme Inertgas, und stärker bevorzugt im Wesentlichen nur Inertgas. Vorzugsweise umfasst das Inertgas Argon. Vorteilhafter Weise kommt es zum einem wirksamen Vermischen, während die Tröpfchen im Flug sind und nicht im Kontakt mit irgendwelchen Oberflächen. Somit wird vorzugsweise eine Vielzahl von Tröpfchen praktisch gleichzeitig aus einer Vielzahl von Flüssigkeitsmengen erzeugt, die sich jeweils auf einer festen Oberfläche befinden, und wobei mindestens eine Flüssigkeitsmenge Probe umfasst und eine Flüssigkeitsmenge Verdünnungsmittel und/oder einen Standard umfasst. Die Probentröpfchen werden in das Analysegerät mit Hilfe eines Gasstroms transportiert, und der Gasstrom umfasst einen ersten Gasstrom, und ein zweiter Gasstrom wird mit dem ersten Gasstrom vereint, wobei der zweite Gasstrom Tröpfchen von Verdünnungsmittel oder Tröpfchen eines Standards enthält. Wo die Probe mit Hilfe eines Tröpfchen-on-Demand-Generators verteilt wird, welcher einen Schallwandler umfasst, kommt die Probe vorteilhafter Weise nicht mit irgendeiner festen Oberfläche außer der Oberfläche des Probenträgers in Berührung, und damit ist kein Auswaschen zwischen der Analyse von verschiedenen Proben erforderlich, da die verschiedenen Proben sich auf verschiedenen Probenträgerstellen befinden. In diesem Fall kann der zweite Tröpfchen-on-Demand-Generator jeder beliebige Typ sein, da er nur eine einzelne Lösung verteilt, die Verdünnungsmittel und/oder Standard enthält, die mit verschiedenen Proben vereint werden.
In Fällen, in denen eine niedrige Tröpfchen-Aufnahmerate in das Analysegerät erforderlich ist, kann der Tröpfchenstrom durch die Zugabe eines zusätzlichen Gases stromabwärts von dem Probenträger verdünnt werden. Die Verdünnung ist in diesem Fall eine Verringerung der Tröpfchendichte in dem Gasstrom, welcher in das Analysegerät eintritt, und diese wird durch Hinzufügen eines weiteren Gasstroms in den Gasstrom, in dem die Tröpfchen mitgeführt werden, erreicht. Das zusätzliche Gas kann die gleiche oder eine ähnliche Zusammensetzung wie der Gasstrom haben, in dem die Tröpfchen mitgeführt werden, oder es kann ein anderes Gas sein. Das zusätzliche Gas kann auch zur Erhöhung der Gasströmungsrate in das Analysegerät dienen, wo das Gerät eine höhere Gasströmungsrate erfordert als dies für das Mitführen der Tröpfchen erwünscht ist. Daher gibt es ein Verfahren zum Einführen von Flüssigkeitsprobe in ein Analysegerät, wie zuvor hierin beschrieben wurde, wobei der Gasstrom einen ersten Gasstrom umfasst, und ein zweiter Gasstrom mit dem ersten Gasstrom stromaufwärts von dem Analysegerät vereint wird.
Vorteilhafter Weise sieht die vorliegende Erfindung das Zuführen von akustisch emittierten Tröpfchen in ein Analysegerät durch Mitführen der Tröpfchen in einem Gasstrom vor. In Systemen des Stands der Technik sind akustische Tröpfchengeneratoren eingesetzt worden, um Tröpfchen von einer Probenmenge zu emittieren und um sie auf einer anderen Oberfläche in relativ enger Nähe zu dem Schallwandler abzuscheiden. In der vorliegenden Erfindung transportiert der Gasstrom vorteilhafter Weise die Tröpfchen direkt in das Analysegerät. Vorzugsweise werden die Tröpfchen in das Analysegerät transportiert, ohne mit irgendeiner Oberfläche in Berührung gekommen zu sein, nachdem sie die Oberfläche der Flüssigkeitsprobe verlassen haben. Die Verwendung eines akustischen Tröpfchengenerators mit einem Analysegerät ermöglicht das Zuführen von Tröpfchen in das Analysegerät ohne die Verwendung eines Schlauchsystems, um Probe enthaltende Flüssigkeit von einem Speicherbehälter zu dem Tröpfchengenerator zu übertragen und wobei der Tröpfchengenerator selbst keine exponierten Oberflächen gegenüber der Probe enthaltenden Flüssigkeit bietet. Es gibt deshalb kein Erfordernis, das Schlauchsystem oder Oberflächen des Tröpfchengenerators zwischen der Aufnahme von verschiedenen Proben auszuwaschen, und der Durchsatz von Proben zu dem Analysegerät ist beträchtlich erhöht.
Andere vorgesehene Vorteile schließen das Mischen von Probe mit Verdünnungsmittel und/oder Standards innerhalb des in den Einlass des Analysegeräts eintretenden Gasstroms ein, ohne das Erfordernis irgendeines Mischbehälters, dessen Oberflächen ansonsten ein Reinigen erfordern würden, bevor eine weitere Probe aufgenommen werden könnte. Das Vermischen erfolgt innerhalb des Gasstroms ohne ein weiteres Eingreifen, und daher sind keine zusätzlichen Mischvorrichtungen erforderlich, was die Komplexität reduziert.
Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 ist ein schematisches Diagramm eines Tröpfchen-Herausschleuderungs- bzw. -Ejektionssystems des Stands der Technik, welches einen akustischen Tröpfchen-Ejektor verwendet.
Die 2 ist ein schematisches Diagramm eines Proben-Einführungssystems des Stands der Technik für die Probenanalyse mit Hilfe eines Analysegeräts.
Die 3 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die 3a ist ein schematisches Diagramm der Draufsicht einer Muldenplatte. Die 3b ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der Muldenplatte von 3a in dem mit A-A gekennzeichneten Abschnitt. Die 3c ist das schematische Querschnittsdiagramm der Muldenplatte von 3b mit zusätzlichen gezeigten Komponenten, die gezeigt sind.
Die 4 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 5 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Die 1 ist ein schematisches Diagramm eines Tröpfchen-Herausschleuderungssystems des Stands der Technik unter Verwendung eines akustischen Tröpfchen-Ejektors. Die zu verteilenden Flüssigkeiten, 10, sind innerhalb einer Reihe von Probenbehältern 20, in diesem Fall in einer Muldenplatte, enthalten. Ein Schallwandler und ein Linsensystem, 30, sieht gepulste Schallenergie, 40, vor, die von dem Schallwandler, 32, und durch das integrierte Linsensystem, 34, hindurch wandert, bevor sie emittiert wird, um durch die Muldenplatte, 20, und in einen der Behälter, 22 gelangt. Die Linsensystem, 34, integriert in den Messwandler und das Linsensystem 30 ist dafür vorgesehen, um den Schallimpuls auf der Oberflächenregion, 12, der Flüssigkeit innerhalb des Behälters, 22, zu fokussieren. Bei Ankunft an der Oberflächenregion, 12, bricht die Schallenergie, 40, die Oberfläche der Flüssigkeit auf, so dass ein Tröpfchen, 14, der Flüssigkeit, 10, herausgeschleudert wird. Das Tröpfchen, 14 (nicht maßstabsgetreu) verlässt die Oberflächenregion, 12, und wandert nach oben, in etwa orthogonal von der Oberflächenregion 12 weg, und wird auf einer Aufnahmeplatte 50 innerhalb von einer der darin befindlichen Mulden abgeschieden. Hierdurch können Flüssigkeiten Tröpfchen für Tröpfchen von einem Probenbehälter, 22, zu einer Aufnahmeplatte, 50, übertragen werden. Die relativen Positionen des Schallwandlers und Linsensystems, 30, der Reihe der Probenbehälter, 20, und der Aufnahmeplatte, 50, können variiert werden, so dass Probenflüssigkeiten innerhalb veschiedener Behälter in der Reihe 20 fokussierte Schallenergie aufnehmen können und die emittierten Tröpfchen in verschiedenen Stellen auf der Aufnahmeplatte 50 gesammelt werden können. Vorzugsweise werden die relativen Positionen mit Hilfe von automatisierten Mitteln bestimmt. Verschiedene Flüssigkeitspegel innerhalb verschiedener Probenbehälter in einer Reihe 20 können eine Variierung der Fokussierung des Linsensystems 34 erfordern, um sicherzustellen, dass Schallenergie in den Oberflächenregionen der betreffenden Flüssigkeiten fokussiert wird. Verfahren sind entworfen worden, um den Flüssigkeitspegel innerhalb solcher Behälter unter Anwendung von Schallenergie, die von der Flüssigkeitsoberfläche reflektiert wird, zu messen, und solche Informationen können dazu genutzt werden, um ständig die Fokussierungseigenschaften des Linsensystems 34 in einer automatisierten Weise zu variieren.
Die 2 ist ein schematisches Diagramm eines Proben-Einführungssystems des Stands der Technik für die Probenanalyse unter Verwendung eines induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometers (ICP-MS) als Analysegerät. Die 2 zeigt einen Zerstäuber, 60, mit einem Probeneinlassröhre 62 und einer Gaseinlassröhre 64. Typischerweise besteht der Zerstäuber 60 aus Glas. Bei Verwendung wird ein Flüssigkeitsprobenstrom (nicht gezeigt) in die Einlassröhre zugeführt 62, während ein Inertgas, in der Regel Argon, in die Gaseinlassröhre 64 zugeführt wird. Das Inertgas hat eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit, wenn es von der Spitze des Zerstäubers 66 austritt, wodurch ein lokaler Druckabfall verursacht wird, der die Wirkung hat, Flüssigkeitsprobe von der verengten Probeneinlassröhre 68 anzusaugen und die aus der Röhre 68 hervortretende Flüssigkeit in Tröpfchen 69 aufzubrechen. Eine grosser Bereich von Tröpfchengrößen wird durch solche Zerstäuber vorgesehen. Der Gasstrom von dem Zerstäuber 60 tritt in die Sprühkammer 70 ein, die in diesem Beispiel eine Prallkugel-Sprühkammer mit einer Prallkugel 72 ist. Die Sprühkammer 70 besteht typischerweise aus Glas oder einem inerten Polymer. Die Probentröpfchen 69 werden in dem Gasstrom mitgeführt, und viele Tröpfchen werden dazu gebracht, auf die Prallkugel 72 aufzutreffen, während ein Teil um die Prallkugel 72 herum fließt. Tröpfchen, die auf die Prallkugel 72 auftreffen, sind vorwiegend die größeren Tröpfchen, und hierdurch dient die Prallkugel 72 zum Herausfiltern von größeren Tröpfchen, wobei die Flüssigkeit innerhalb solcher Tröpfchen die Prallkugel 72 hinabfließt und zum Abfall durch den Ablauf 74 fließt. Wie bereits erwähnt, haben bei pneumatischen Zerstäubern des beschriebenen Typs nur 1–2% der erzeugten Tröpfchen eine für die Analyse nützliche Größe. Kleinere Tröpfchen, die um die Prallkugel 72 herumfließen, werden durch den Gasstrom zum Auslass 76 befördert und treten in den Einlass des Brenners 80 ein. Der Brenner 80 umfasst das Einspritzrohr 82, das Hilfsrohr 84 und das Außenrohr 86. Typischerweise besteht der Brenner 80 aus Quarzglas oder Keramikelementen. Der Gasstrom, der in das Einspritzrohr 82 eintritt, ist als Einspritzgas bekannt. Zusätzliches Gas wird in das Hilfsrohr 84 über den Einlass 85 zugeführt, und dieser Gasstrom ist als Hilfsgas bekannt. Ein weiterer Gasstrom wird zu dem Außenrohr 86 über den Einlass 87 zugeführt, und dieser Gasstrom ist als das Kühlgas bekannt, da es vorwiegend zum Einführen einer Gasbarriere entlang der Innenfläche des Außenrohrs 86 verwendet wird. Die ICP-Spirale 90 wird zum Koppeln von RF-Energie (typischerweise bei 27 MHz) in ein Plasma, das innerhalb des Außenrohrs 86 in der Region 88 gebildet ist, verwendet (Plasma ist nicht gezeigt). Tröpfchen, die in den Einlass des Brenners 80 über das Einspritzrohr 82 eintreten, werden in dem Injektorgas in die axiale Region des Plasmas 91 transportiert, woraufhin sie sich desolvatisieren und zerstäuben, und ein Teil der freigesetzten Atome wird ionisiert. Probenprodukte, die das Plasma durchströmen, treten in den Probenkegel 92 durch die Öffnung 94 ein und strömen in das Einlasssystem des Massenspektrometers (nicht gezeigt).
Der Zerstäuber 60, die Sprühkammer 70 und der Brenner 80 von 2 können alternativ mit einem ICP-OES-Analysegerät verwendet werden. Ähnliche Brenneranordnungen werden in der MIP-Spektrometrie eingesetzt; AA und AFS nutzen etwas unterschiedlich konstruierte Brenner.
Die 3 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 3a ist ein schematisches Diagramm der Draufsicht einer Muldenplatte. Die 3b ist ein schematisches Querschnittsdiagramm der Muldenplatte von 3a in dem mit A-A gekennzeichneten Abschnitt. Die 3c ist das schematische Querschnittsdiagramm der Muldenplatte von 3b mit zusätzlichen Komponenten, die gezeigt sind. Die Muldenplatte 300 ist in der 3 dargestellt und umfasst drei Mulden 301, 302, 303, wobei jede Mulde eine Probenträgerstelle umfasst; daher sind drei Probenträgerstellen dargestellt, und die Muldenplatte 300 enthält eine Vielzahl von Mulden. Die Mulde 302 umfasst die Seitenwand 304, und die Mulde 302 hat eine innere Bodenfläche 306, auf welcher sich eine Menge einer Flüssigkeitsprobe 310 befindet (die Probenmenge 310 ist in der 3a nicht zu sehen). Die Menge der Flüssigkeitsprobe 310 füllt teilweise die Mulde 302 aus und bedeckt vollständig die innere Bodenfläche 306; somit umfasst eine feste Oberfläche eines Probenträgers die innere Bodenfläche 306 der Mulde 302 in diesem Beispiel (d. h. die innere Bodenfläche 306 ist eine Probenträgerstelle).
Die Muldenplatte 300 umfasst ferner die Kanäle 320, die teilweise die Mulden 301, 302, 303 umgeben. Mit Bezug auf die Mulde 302 erstrecken sich die Kanäle 320 von einer ersten Oberfläche 307 und innerhalb von einer oder mehreren Seitenwänden 304 der Mulde 302 bis zu einer dritte Oberfläche 309, wobei die Oberfläche 309 eine größere Distanz von der ersten Oberfläche 307 entfernt ist als die Probenmenge 310, wobei die dritte Oberfläche 309 den Rand der Mulde 302 bildet. Die erste Oberfläche 307 kann Teile einer gekrümmten Oberfläche einschließen und kann flache Oberflächen mit Richtungsänderungen, wie in der 3b gezeigt, einschließen. Die Kanäle 320 umgeben nicht vollständig den Rand der Mulde 302, da tragende Rippen 322 vorgesehen sind (gezeigt in der 3a) und Befestigen den Innenwandbereich 323 der Mulde 302 an dem Außenwandbereich 324 der Mulde 302. In diesem Beispiel erstrecken sich die tragenden Rippen 322 von der dritten Oberfläche 309 zu der ersten Oberfläche 307 und sehen eine starre Befestigung zwischen den Bereichen 323 und 324 vor. In anderen Ausführungsformen können tragende Rippen sich nur über einen Teil der Strecke von der dritten Oberfläche 309 in Richtung der ersten Oberfläche 307 erstrecken, und es können mehr tragende Rippen vorliegen, um einen ähnlichen Starrheitsgrad zu erzielen.
Die 3c zeigt den Schallwandler 350, der so angeordnet ist, dass bei Gebrauch Schallenergie in Richtung der ersten Oberfläche 307 des Probenträgers der Wand 302 emittiert wird und die Menge der Flüssigkeitsprobe 310 sich auf einer zweiten Oberfläche 308 des Probenträgers befindet. In diesem Beispiel ist die zweite Oberfläche 308 des Probenträgers die gleiche Oberfläche wie die innere Bodenfläche 306, und die Oberfläche 308 bildet die feste Oberfläche, auf welcher sich die Probenmenge 310 befindet. Ein Teil der ersten Oberfläche 307 und der zweiten Oberfläche 308 des Probenträgers verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Schallenergie wird von dem Schallwandler 350 in Richtung der festen Oberfläche ausgesandt, auf welcher sich die Probenmenge 310 befindet, wobei die Schallenergie durch die erste Oberfläche 307 des Probenträgers hindurch und aus der zweiten Oberfläche 308 des Probenträgers geleitet wird.
Eine Gasversorgung (nicht gezeigt) ist vorgesehen, um einen Gasstrom 335 in eine erste Gasrohrleitung 330 zuzuführen, wobei die erste Gasrohrleitung 330 zwischen der Gasversorgung und dem Probenträger angeordnet ist. Eine zweite Gasrohrleitung 340 ist zwischen dem Probenträger (Mulde 302) und einem Einlass eines Analysegeräts (nicht gezeigt) angeordnet. Damit umfasst in diesem Beispiel die Gasrohrleitung, die zwischen der Gasversorgung und dem Probenträger und zwischen dem Probenträger und einem Einlass des Analysegeräts angeordnet ist, eine erste Gasrohrleitung 330 und eine zweite Gasrohrleitung 340. Der Einlass der zweiten Gasrohrleitung 340 grenzt an den Rand der Mulde 302 an und umgibt die Kanäle 320, wie sie auf der dritten Oberfläche 309 hervortreten. Der Gasstrom 335 wandert entlang der ersten Gasrohrleitung 330 zu der ersten Oberfläche 307 des Probenträgers und strömt in und durch die Kanäle 320 und tritt aus den Kanälen 320 heraus in die zweite Gasrohrleitung 340 ein, woraufhin der Gasstrom zum Einlass des Analysegeräts wandert. Somit wird der Gasstrom zugeführt, um einen Gasschleier zu bilden, der zumindest teilweise die Probenmenge 310 umgibt, während das Gas innerhalb der Kanäle 320, die innerhalb der Seitenwände 304 der Mulde 302 gebildet sind, wandert. Der Gasschleier ist hauptsächlich senkrecht zu und weg von der Seite der festen Oberfläche 308 gerichtet, worauf sich die Probenmenge 310 befindet. Wie in der 3c gezeigt, befindet sich der Schallwandler 350 innerhalb der ersten Gasrohrleitung 330, zusammen mit Schallwandler-Ansteuerungselektronik 355 innerhalb eines Gehäuses 356. Elektrische Verbindungen mit der Schallwandler-Ansteuerungselektronik 355 sind nicht in der Figur gezeigt, gehen aber durch die Wand der ersten Gasrohrleitung 330 hindurch zu einem Regler, welcher einen Computer umfasst (ebenfalls nicht gezeigt). Der Gasstrom wird um das Gehäuse 356 herum, das eine Schallwandler-Ansteuerungselektronik 355 und einen Schallwandler 350 enthält, innerhalb eines Ringkanals 331 geleitet.
Schallenergie wird auf die Oberflächenregion 312 der Flüssigkeitsprobe 310 (in der 3c gezeigt) fokussiert. Die Schallenergie wird mit Hilfe eines Linsensystems (nicht gezeigt) fokussiert, das mit dem Messwandler 350 verbunden ist, wobei das Linsensystem dafür vorgesehen ist, einen Schallimpuls, der durch den Messwandler 350 auf die Oberflächenregion 312 der Flüssigkeitsprobe 310 innerhalb der Mulde 302 ausgesandt wird, zu fokussieren, wobei der Schallimpuls durch die Bodenfläche 306 der Mulde 302 hindurchgeht. Bei Ankunft an der Oberflächenregion 312 bricht die Schallenergie (nicht gezeigt) die Oberfläche der Flüssigkeit auf, um ein Tröpfchen, 314, der Flüssigkeitsprobe 310 herauszuschleudern (Tröpfchen 314 ist nicht maßstabgetreu gezeigt). Das Tröpfchen, 314, verlässt die Oberflächenregion, 312, und wandert aufwärts, in etwa orthogonal weg von der Oberfläche der Flüssigkeitsprobe 310, und gelangt in die zweite Gasrohrleitung 340, woraufhin das Tröpfchen in dem in der zweite Gasrohrleitung 340 fließenden Gasstrom mitgeführt wird (wie weiter oben beschrieben), und das Probentröpfchen wird in das Analysegerät mit Hilfe des Gasstroms transportiert. Die Querschnittsform der zweiten Gasrohrleitung 340 ist im Wesentlichen kreisrund. Der interne Querschnittsbereich der zweiten Gasrohrleitung 340 reduziert sich etwas (d. h. die Röhre verjüngt sich) in dem Maße, wie sich die zweite Gasrohrleitung von dem Probenträger weg erstreckt, um die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in einer Region oberhalb der Oberfläche der Menge der Flüssigkeitsprobe 310 zu erhöhen.
Die erste Gasrohrleitung 330 ist mit der ersten Oberfläche 307 des Probenträgers mit einer gasdichten Versiegelung unter Verwendung eines Elastomers 332 versiegelt, und die zweite Gasrohrleitung 340 ist mit der dritten Oberfläche 309 des Probenträgers mit einer gasdichten Versiegelung unter Verwendung eines Elastomers 342 versiegelt. Die zweite Gasrohrleitung 340 dient zur Beschränkung des Gasstroms, wenn er von dem Probenträger zu dem Analysegerät wandert, und damit zur Beschränkung der Transportbahn des herausgeschleuderten Tröpfchens. Die zweite Gasrohrleitung erstreckt sich 75 mm von dem Probenträger zu dem Einlass eines ICP-OES-Analysegeräts und enthält keine abrupte Richtungsänderung, so dass das Probentröpfchen nicht mit irgendeiner festen Oberfläche entlang der Transportbahn nach dem Verlassen der Probenmenge und vor dem Eintritt in das Analysegerät in Berührung kommt. In diesem Beispiel hat das Tröpfchen einen Durchmesser von 5 μm und das Tröpfchen ist überaus geeignet für die Direkteinspritzung in den Einlass des Brenners des ICP-OES-Spektrometers, woraufhin es desolvatisiert, zerstäubt und mit hoher Effizienz angeregt werden kann.
In der Ausführungsform der 3 haben die Mulden 301, 302, 303 eine interne Kapazität von 500 μl, und die Muldenplatte 300 ist aus Polypropylen gebildet. Die Gasversorgung umfasst Argongas, wobei die Gasströmungsrate 0,5 l·min^–1 bei einem Druck von 1,5–1,8 atm beträgt, wobei die Gastemperatur 20–25 Grad C beträgt. Die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit in der zweiten Gasrohrleitung beträgt 1,2–1,5 m·s^–1. Diese Betriebsparameter eignen sich für wässrige Proben, wie Trinkwasser, für die Analyse in einem ICP-OES-Analysegerät.
Der Schallwandler 350 wird gesteuert, um wiederholt Impulse von akustischer Strahlung einer ersten Größe von Schallenergie in Richtung der Oberflächenregion 312 der Menge der Flüssigkeitsprobe 310 auszusenden, wodurch Tröpfchen wiederholt für die Mitführung in dem Gasstrom emittiert werden. Periodisch wird während dieses Vorgangs und bevor der erste Impuls von akustischer Strahlung einer ersten Größe von Schallenergie auf eine frische Menge von Flüssigkeitsprobe angewandt wird, ein Impuls einer zweiten Größe von Schallenergie ausgestrahlt, wobei die zweite Größe kleiner als die erste Größe ist. Dieser Impuls der zweiten Größe wird zur Bestimmung des Abstands zwischen dem Schallwandler 350 und der Oberflächenregion 312 der Probenmenge 310 verwendet. Dies wird erreicht, da der Messwandler 350 ebenfalls einen Detektor zum Detektieren von reflektierter Schallenergie umfasst. Durch Messen der Zeitspanne zwischen dem emittierten Impuls von Schallenergie und der Detektion des reflektierten Impulses von Schallenergie kann die effektive Bahnlänge zwischen dem Messwandler 350 und der Oberflächenregion 312 der Menge der Flüssigkeitsprobe 310 bestimmt werden, und diese Information wird zum Einstellen von Parametern, welche die Linse steuern, die die akustische Strahlung einer ersten Größe fokussiert, die anschließend angewandt wird, genutzt. Dieser Vorgang wird periodisch während einer Impulssequenz von akustischer Strahlung einer ersten Größe von Schallenergie angewandt, so dass die Stelle der Oberflächenregion 312 der abnehmenden Menge von Flüssigkeitsprobe 310 korrekt bestimmt werden kann.
Mengen von verschiedenen Proben werden innerhalb der Mulden 310, 302 und 303 lokalisiert. Die relativen Positionen des Probenträgers (der Muldenplatte 300) und des Schallwandlers 350 werden periodisch verändert, um eine andere Probenmenge in die Bahn von Schallenergie, die durch den Schallwandler 350 ausgesandt wird, zu positionieren. Der Probenträger wird relativ zu dem Schallwandler bewegt, so dass Schallenergie hintereinander auf jede der Mulden 301, 302 und 303 in der Muldenplatte 300 angewandt werden kann. Durch Bewegen des Probenträgers und Halten des Messwandlers 350 an der gleichen Position relativ zu dem Einlass des Analysegeräts bleibt die Bahn der zweiten Gasrohrleitung 340 festgelegt, und es kann sichergestellt werden, dass die Tröpfchen nicht mit irgendeiner festen Oberfläche zwischen dem Verlassen der Probenmenge und dem Eintreten in das Analysegerät in Berührung kommen. Die relative Bewegung des Probenträgers 300 und des Schallwandlers 350 wird mit Hilfe automasierter Mittel bewerkstelligt und durch einen Computer gesteuert. Die erste und zweite Gasrohrleitung 330,340 werden durch Linearaktuatoren (nicht gezeigt) orthogonal zu der ersten Oberfläche 307 bzw. der dritten Oberfläche 309 bewegt, um sich von der Muldenplatte 300 trennen, was ein Bewegen der Muldenplatte 300 ermöglicht, so dass die erste und zweite Gasrohrleitung 330, 340 mit der Muldenplatte 300, die mit einer anderen Mulde ausgerichtet ist, wieder verbunden werden kann. Der Schallwandler 350, die Schallwandlerelektronik 355 und das Gehäuse 356, die an der ersten Gasrohrleitung 330 angebracht sind, bewegen sich mit der ersten Gasrohrleitung 330.
Ein Gasstrom wird mit einer ersten Strömungsrate zugeführt, während das Probentröpfchen 314 von der Menge der Flüssigkeitsprobe 310 zu dem Analysegerät transportiert wird, und ein Gasstrom wird mit einer zweiten Strömungsrate zugeführt wenn kein Probentröpfchen transportiert wird und unmittelbar vor der Anwendung der Schallenergie auf die Probenmenge, wobei die zweite Strömungsrate größer ist als die erste Strömungsrate. Die Anwendung des zweiten Gasstroms spült vorteilhafter Weise das Volumen in der Region um die Probenmenge von Restgasen vor dem Herausschleudern von Tröpfchen, und diese Anwendung des zweiten Gasstroms wird unmittelbar nach der Positionierung einer anderen Probenmenge in der Bahn der durch den Schallwandler 350 ausgesandten Schallenergie durchgeführt, so dass atmosphärische Restgase, die während des Positionierungsvorgangs eingeschlossen werden, nicht in das Analysegerät gleichzeitig mit Probentröpfchen befördert werden.
Die 4 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform teilt einige der Merkmale der vorausgehenden Ausführungsform, die in Bezug auf die 3 beschrieben wurde, und ähnliche Komponenten haben die gleichen Kennziffern. Die Muldenplatte 400 ist in der 4 veranschaulicht und umfasst drei Mulden 401, 402, 403. Die Mulde 402 umfasst die Seitenwand 404, und die Mulde 402 hat eine innere Bodenfläche 406, auf welcher sich eine Menge einer Flüssigkeitsprobe 410 befindet. Die Menge der Flüssigkeitsprobe 410 füllt teilweise die Mulde 402 aus und bedeckt vollständig die innere Bodenfläche 406; somit umfasst eine feste Oberfläche eines Probenträgers eine innere Bodenfläche 406 der Mulde 402 in diesem Beispiel.
Die Muldenplatte 400 umfasst ferner die Kanäle 420 und die Kanäle 421, die innerhalb der Muldenplatte mit den Kanälen 420 verbunden sind. Die Kanäle 420 und Kanäle 421 sind nur von einer einzigen Oberfläche 409 der Muldenplatte 400 zugänglich, wobei die Oberfläche zuvor als die dritte Oberfläche beschrieben wurde. Die Oberfläche 409 umfasst den Rand der Mulde 402. Die Kanäle 420 und 421 umgeben nicht vollständig den Rand der Mulde 402, wobei stützende Rippen in einer ähnlichen Weise wie die Rippen 322 in der 3 vorgesehen sind (aber nicht gezeigt), dagegen umgeben die beiden Kanäle 420 und 421 nahezu vollständig den Rand der Mulde 402.
Der Schallwandler 350 ist in einer ähnlichen Weise angeordnet wie der in Bezug auf die 3 beschriebene, so dass bei Gebrauch Schallenergie in Richtung der ersten Oberfläche 407 des Probenträgers der Mulde 402 ausgesandt wird, wobei sich die Menge der Flüssigkeitsprobe 410 auf der zweiten Oberfläche 408 des Probenträgers befindet. Jedoch befinden sich in der Ausführungsform der 4 der Schallwandler 350, die Schallwandler-Antriebselektronik 355 und das Gehäuse 356 nicht innerhalb einer ersten Gasrohrleitung, sondern sind stattdessen nicht umschlossen. Ein Teil der ersten Oberfläche 407 und der zweiten Oberfläche 408 des Probenträgers verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander. Schallenergie wird von dem Schallwandler 350 in Richtung der festen Oberfläche ausgesandt, auf welcher sich die Probenmenge 410 befindet, wobei die Schallenergie durch die erste Oberfläche 407 des Probenträgers hindurchgeht und aus der zweiten Oberfläche 408 des Probenträgers heraustritt. Schallenergie wird wie in Bezug auf die 3 beschrieben fokussiert, und der Impuls von fokussierter Schallenergie (nicht gezeigt) schleudert ein Tröpfchen 414 der Flüssigkeitsprobe aus der Oberflächenregion 412 der Flüssigkeitsprobe 410 heraus.
In dieser Ausführungsform ist eine Gasversorgung (nicht gezeigt) vorgesehen, um einen Gasstrom 335 in eine erste Gasrohrleitung 430 zuzuführen, wobei die erste Gasrohrleitung 430 zwischen der Gasversorgung und dem Probenträger angeordnet ist. Der Gasstrom 335 gelangt in die Kanäle 421 und dann in die Kanäle 420, die aus der Oberfläche 409 in eine Region oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeitsprobe 410 hervortreten, wobei die Region sich innerhalb einer zweiten Gasrohrleitung 440 befindet, woraufhin der Gasstrom zu dem Einlass des Analysegeräts wandert. Die zweite Gasrohrleitung 440 ist zwischen dem Probenträger und einem Einlass des Analysegeräts (nicht gezeigt) angeordnet. Daher wird der Gasstrom zugeführt, um einen Gasschleier zu bilden, der zumindest teilweise ein Volumen angrenzend an die Probenträgerstelle umgibt, um das Probentröpfchen teilweise zu umgeben, wenn es die Oberfläche der Probenmenge auf der Probenträgerstelle verlässt. Der Gasschleier ist hauptsächlich senkrecht zu und von der Seite der festen Oberfläche 408 weg gerichtet, auf welcher sich die Probenmenge 410 befindet, wenn sie in den Kanälen 420 und in der zweiten Gasrohrleitung 440 in der Region unmittelbar oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeitsprobe 410 wandert.
Das Tröpfchen, 414, verlässt die Oberflächenregion, 412, und wandert aufwärts, in etwa orthogonal weg von der Oberfläche der Flüssigkeitsprobe 410 und gelangt in die zweite Gasrohrleitung 440, woraufhin das Tröpfchen in dem in der zweiten Gasrohrleitung 440 strömenden Gasstrom mitgeführt wird, und das Probentröpfchen wird in das Analysegerät mit Hilfe des Gasstroms transportiert. Die Querschnittsform der zweiten Gasrohrleitung 440 ist im Wesentlichen kreisrund. Der interne Querschnittsbereich der zweiten Gasrohrleitung 440 nimmt etwas ab (d. h. die Röhre wird enger) in dem Maße, wie die zweite Gasrohrleitung sich von dem Probenträger weg erstreckt, um die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in einer Region oberhalb der Oberfläche der Menge der Flüssigkeitsprobe 410 zu erhöhen.
Die erste Gasrohrleitung 430 wird an einer dritten Oberfläche 409 des Probenträgers mit einer gasdichten Versiegelung unter Verwendung eines Elastomers 432 versiegelt, und die zweite Gasrohrleitung 440 wird an der dritten Oberfläche 409 des Probenträgers mit einer gasdichten Versiegelung unter Verwendung eines Elastomers 442 versiegelt. Die zweite Gasrohrleitung 440 dient der Beschränkung des Gasstroms, wenn er von dem Probenträger zu dem Analysegerät wandert, und dadurch der Beschränkung der Transportbahn des herausgeschleuderten Tröpfchens. Die zweite Gasrohrleitung erstreckt sich 55 mm von dem Probenträger zu dem Einlass eines ICP-MS-Analysegerät und enthält keine abrupten Richtungsänderungen, so dass das Probentröpfchen nicht mit irgendeiner festen Oberfläche entlang der Transportbahn nach dem Verlassen der Probenmenge und vor dem Eintritt in das Analysegerät in Berührung kommt. In diesem Beispiel beträgt der Tröpfchendurchmesser 5 μm und das Tröpfchen ist sehr geeignet für eine Direkteinspritzung in den Einlass des Brenners des ICP-MS-Spektrometers, woraufhin es mit hoher Effizienz desolvatisiert, zerstäubt und ionisiert werden kann.
In der Ausführungsform der 4 haben die Mulden 401, 402, 403 eine interne Kapazität von 500 μl, und die Muldenplatte 400 ist aus Polypropylen gebildet. Die Gasversorgung umfasst Argongas, wobei die Gasströmungsrate 0,7 l·min^–1 bei einem Druck von 1,5 atm beträgt, wobei die Gastemperatur 20 Grad C beträgt. Die durchschnittliche Gasgeschwindigkeit in der zweiten Gasrohrleitung beträgt 1,5 m·s^–1. Diese Betriebsparameter sind für wässrige Proben, wie Trinkwasser, für die Analyse in einem ICP-MS-Analysegerät geeignet.
Der Betrieb des Schallwandlers wird in einer ähnlichen Weise gesteuert wie in Bezug auf die Ausführungsform der 3 beschrieben wird. Mengen von verschiedenen Proben befinden sich in den verschiedenen Mulden der Muldenplatte 400, und die relative Bewegung des Schallwandlers 350 und der Probenträgerplatte 400 ermöglicht es, dass verschiedene Proben von der Muldenplatte 400 verteilt werden. Der Schallwandler 350, die Schallwandlerelektronik 355 und das Gehäuse 356 werden in dieser Ausführungsform mit Hilfe eines Linearaktuators (nicht gezeigt) bewegt, welcher eine Bewegung in einer Richtung orthogonal zu der ersten Oberfläche 407 aufweist. Die Gasrohrleitungen 430 und 440 werden vorteilhafter Weise wie eine in der Ausführungsform der 4 durch einen zweiten Linearaktuator (nicht gezeigt) bewegt, welcher eine Bewegung in einer Richtung orthogonal zu der dritten Oberfläche 409 aufweist. Hierdurch werden der Schallwandler 350, die Schallwandlerelektronik 355 und das Gehäuse 356 von der Muldenplatte 400 getrennt, und die erste und zweite Gasrohrleitung 430, 440 werden ebenfalls von der Muldenplatte 400 getrennt, wodurch ermöglicht wird, dass eine andere Mulde in der Muldenplatte 400 dann so positioniert wird, dass der Schallwandler 350, die Schallwandlerelektronik 355, das Gehäuse 356 und die Gasrohrleitungen 430, 440 sich mit der anderen Mulde verbinden können und eine andere Probe verteilt werden kann. Die Muldenplatte 400, die erste und zweite Gasrohrleitung 430, 440, der Einlass zu dem Analysegerät und das Gehäuse 356, das den Schallwandler 350 und Schallwandlerelektronik 355 enthält, werden alle in einer schützenden Argon-Atmosphäre gehalten, so dass während des Vorgangs der Positionierung einer anderen Mulde für die Verteilung einer anderen Probe Gasverunreinigungen im Wesentlichen von allen Mulden und den Gasrohrleitungen ausgeschlossen werden.
Die 5 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm von noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die 5 stellt eine Muldenplatte 500 dar, welche die Mulden 501, 502, 503, 504, 505 umfasst, die jeweils teilweise mit einem Fluid gefüllt sind. Die Mulde 502 ist teilweise mit Flüssigkeitsprobe 510 gefüllt, und die Mulde 505 ist teilweise mit einer Lösung gefüllt, die einen Flüssigkeitsstandard, 511, enthält. Ein erstes Schallwandlersystem 550 ist dafür vorgesehen, um mehrere Impulse von Schallenergie abzugeben, die auf die Oberflächenregion der Flüssigkeit 510 fokussiert sind, so dass ein Tröpfchenstrom der Flüssigkeitsprobe von der Oberfläche herausgeschleudert wird, und ein zweites Schallwandlersystem 551 ist dafür vorgesehen, um mehrere Impulse von Schallenergie abzugeben, die auf die Oberflächenregion der Flüssigkeit 511 fokussiert ist, so dass ein Tröpfchenstrom von Flüssigkeitsstandard von der Oberfläche herausgeschleudert wird. Mit der Mulde 502 gekoppelt ist die Gasrohrleitung 530 zur Vorsehung eines Gasstroms 535, und ebenfalls gekoppelt mit der Mulde 502 ist die Gasrohrleitung 540 zum Leiten von Gas 535 weg von der Mulde 502. Gekoppelt mit der Mulde 505 ist die Gasrohrleitung 531 zur Vorsehung eines Gasstroms 536, und ebenfalls mit der Mulde 505 gekoppelt ist die Gasrohrleitung 541 zum Leiten von Gas 536 weg von der Mulde 505. Kanäle werden innerhalb der Muldenplatte 500 gebildet, die die Gasrohrleitung 530 mit der Gasrohrleitung 540 verbindet und die Gasrohrleitung 531 mit der Gasrohrleitung 541 verbindet, und zwar in einer ähnlichen Weise wie die Anordnung, die in Bezug auf die Ausführungsform der 4 beschrieben wird. Tröpfchen, die von der Flüssigkeitsprobe 510 ausgesandt werden, werden in dem Gasstrom 535 innerhalb der Gasrohrleitung 540 mitgeführt. Tröpfchen, die von dem Flüssigkeitsstandard 511 ausgesandt werden, werden in dem Gasstrom 536 innerhalb der Gasrohrleitung 541 mitgeführt. Die Gasrohrleitungen 540 und 541 sind miteinander bei 542 verbunden, und die Gasströme 535 und 536 werden vereint unter Bildung des Gasstroms 537, welcher durch die Gasrohrleitung 543 strömt, die mit einem Einlass eines Analysegeräts verbunden ist (nicht gezeigt). Daher wird der Probentröpfchenstrom mit dem Tröpfchenstrom des Standards vereint, bevor sie in das Analysegerät eintreten. Das Gas 535 und Gas 536 sind hochreines Argon, obwohl gewürdigt wird, dass in anderen Ausführungsformen ein anderes geeignetes Gas oder Gase verwendet werden kann/können. Die Gasrohrleitungen 540, 541, 543 sind so angeordnet, dass es keine abrupten Richtungsänderungen für das innerhalb der Rohrleitungen strömende Gas gibt, und dies stellt sicher, dass keine Tröpfchen mit irgendeiner festen Oberfläche nach dem Verlassen der Muldenplatte und vor dem Eintritt in das Analysegerät in Berührung kommen.
Wie hierin verwendet, sind, einschließlich in den Ansprüchen, es sei denn, der Kontext besagt etwas Anderes, Singularformen der Begriffe hierin so auszulegen, dass sie die Pluralform einschließen, und umgekehrt. Zum Beispiel bedeutet, wenn der Kontext nichts Anderes angibt, eine Bezugnahme auf den Singular hierin einschließlich in den Ansprüchen, wie ”ein” oder ”eine” ”eine/n oder mehrere”.
In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen dieser Patentbeschreibung bedeuten die Wörter ”umfassen”, ”inklusive”, ”mit bzw. aufweisend” und ”enthalten” und Abwandlungen der Wörter, zum Beispiel ”umfassend” und ”umfasst” etc. ”einschließlich, aber nicht beschränkt auf” und sollen nicht (und schließen nicht) andere Komponenten aus.
Es wird anerkannt, dass Variationen der vorhergehenden Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden können und dennoch in den Umfang der Erfindung fallen können. Jedes in dieser Patentbeschreibung offenbarte Merkmal, es sei denn, etwas anderes ist angegeben, kann durch alternative Merkmale, die dem gleichen, einem gleichbedeutenden oder ähnlichen Zweck dienen, ersetzt werden. Damit ist jedes offenbarte Merkmal ein Beispiel lediglich einer generischen Reihe von äquivalenten oder ähnlichen Merkmalen, es sein denn, etwas anderes ist angegeben.
Die Verwendung von sämtlichen Beispielen oder einer exemplarischen Ausdrucksweise (”beispielsweise”, ”wie”, ”zum Beispiel” und ähnliche Ausdrucksweisen), die hierin gegeben werden, soll lediglich die Erfindung besser veranschaulichen und gibt nicht eine Beschränkung des Umfangs der Erfindung an, sofern nicht anderweitig beansprucht. Keine Ausdrucksweise in der Patentbeschreibung sollte so ausgelegt werden, dass sie irgendein nicht beanspruchtes Element als für die praktische Durchführung der Erfindung als wesentlich angibt.

Claims

Verfahren zum Einführen von zwei verschiedenen Flüssigkeiten in ein Analysegerät zur gleichzeitigen Analyse, das die folgenden Schritte umfasst: Verwenden eines ersten Tröpfchen-on-Demand-Generators zur Bereitstellung eines ersten Stroms von Tröpfchen einer ersten Flüssigkeit; Verwenden eines zweiten Tröpfchen-on-Demand-Generators zur Bereitstellung eines zweiten Stroms von Tröpfchen einer zweiten Flüssigkeit und Kombinieren des ersten und zweiten Stroms von Tröpfchen, bevor sie in das Analysegerät eintreten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die erste Flüssigkeit Probe umfasst und die zweite Flüssigkeit Verdünnungsmittel und/oder Standard umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der erste und zweite Strom von Tröpfchen in einem Gasstrom kombiniert werden und der Gasstrom die Tröpfchen zu dem Einlass des Analysegeräts transportiert.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der erste Strom von Tröpfchen in einem ersten Gasstrom mitgeführt wird und der zweite Strom von Tröpfchen in einem zweiten Gasstrom mitgeführt wird, und der erste und zweite Gasstrom kombiniert werden, bevor die Tröpfchen in das Analysegerät eintreten.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Gasstrom Inertgas umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei der erste und zweite Gasstrom Inertgas umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Strom von Tröpfchen mit keiner festen Oberfläche in Kontakt treten, nachdem sie den ersten und zweiten Tröpfchen-on-Demand-Generator verlassen haben und bevor sie in das Analysegerät eintreten.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Analysegerät eines ist aus: einem Atomabsorptionspektrometer, einem induktiv gekoppelten Plasma-optischen Emissionsspektrometer, einem induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometer, einem Mikrowellen-Plasma-optischen Emissionsspektrometer, einem Mikrowellen-Plasma-Massenspektrometer, einem Atom-Fluoreszenzspektrometer, einem Laser-verstärkten Ionisierungsspektrometer.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tröpfchenströme Tröpfchen mit Tröpfchendurchmessern im Bereich von 0,1–10 μm umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tröpfchenströme Tröpfchen mit Tröpfchendurchmessern im Bereich von 10–200 μm umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich ein Tröpfchen-Modifikator in der Bahn des kombinierten ersten und zweiten Stroms von Tröpfchen und vor dem Analysegerät befindet, wobei der Tröpfchen-Modifikator ausgelegt ist, um Lösungsmittel von den Tröpfchen zu entfernen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Flüssigkeit Probe umfasst und die zweite Flüssigkeit Verdünnungsmittel und/oder Standard umfasst und der erste Tröpfchen-on-Demand-Generator einen akustischen Tröpfchen-Generator umfasst.
Probeneinführungssystem für ein Analysegerät, das Folgendes umfasst: einen ersten Tröpfchen-On-Demand-Generator, der zum Erzeugen eines Stroms von Tröpfchen aus einer ersten Flüssigkeit geeignet ist; einen zweiten Tröpfchen-On-Demand-Generator, der zum Erzeugen eines Stroms von Tröpfchen aus einer zweiten Flüssigkeit geeignet ist; eine Gasversorgung, die zum Zuführen eines ersten Stroms von Gas zum Mitführen von Tröpfchen, die aus der ersten Flüssigkeit erzeugt werden, angeordnet ist; eine Gasversorgung, die zum Zuführen eines zweiten Stroms von Gas zum Mitführen von Tröpfchen, die aus der zweiten Flüssigkeit erzeugt werden, angeordnet ist; und eine Gasrohrleitung stromaufwärts eines Einlasses des Analysegeräts, angeordnet zum Kombinieren des ersten und zweiten Stroms von Gas, bevor sie in das Analysegerät eintreten.
Probeneinführungssystem gemäß Anspruch 13, wobei die erste Flüssigkeit Probe umfasst und die zweite Flüssigkeit Verdünnungsmittel und/oder Standard umfasst und der erste Tröpfchen-Generator einen Schallwandler umfasst.
Probeneinführungssystem gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Analysegerät eines ist aus: einem Atomabsorptionspektrometer, einem induktiv gekoppelten Plasma-optischen Emissionsspektrometer, einem induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometer, einem Mikrowellen-Plasma-optischen Emissionsspektrometer, einem Mikrowellen-Plasma-Massenspektrometer, einem Atom-Fluoreszenzspektrometer, einem Laser-verstärkten Ionisierungsspektrometer.
Probeneinführungssystem gemäß einem der Ansprüche 12–15, ferner umfassend einen Tröpfchen-Modifikator, der sich in der Bahn des kombinierten ersten und zweiten Stroms von Gas und vor dem Analysegerät befindet, wobei der Tröpfchen-Modifikator ausgelegt ist, um Lösungsmittel von den Tröpfchen, die in den Gasen mitgeführt werden, zu entfernen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, ferner umfassend eine Steuerung und einen Mechanismus zum Bewegen der relativen Position des Probenträgers und des Schallwandlers.
Analysegerät umfassend das Probeneinführungssystem gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17.