DE1648968A1 - Verfahren zur qualitativen und quantitativen Spektralanalyse mittels Entladungen an elektrisch verdampften Fluessigkeitsfaeden - Google Patents

Description

• Die Verfahren der qualitativen sowie der quantitativen Spektralanalyseberuhendarauf,dasa die zur Analyse vorgesehenen Proben verdampft und mit, Flammen oder auch elektrisqh zur Lichtemission gebracht werden. Die bekannten Verfahren verwenden dabei im allgemeinen ein Sol, , d.h. die zu untersuchende, in eine Flüssigkeit eingebrachte Substanz wird-durch einen Zerstäuber mittels Luft oder mittels anderer Gase in feinste Tröpfchen zwerblasen und der Flamme, dem Lichtbogen oder einem.
• Funken zugeführt. zur quanitativen Analyse setzt diese Methode eine zeitlich konstante, reproduzierbare Solkonzentration voraus.
• Trotz einer Anzahl von Vorrichtungen, in denen grössere Flüsigkeitstropfen abgeschieden werden, kommt es immer wieder vor, dass die Zerstäuberdüsen verstopfen, so dass die Zufuhr der Analysensubstanz unterbrochen ist oder zum mindesten-in nicht kontrollierbarer Weise ungleichmässig erfolgt. Hierdurch sind quantitative Analysen stark behindert.
• Andererseits kann die Analysensubstanz auch durch die Platme oder durch eine elektrische Entladung selbst zum Verdampfen und danach zum Leuchten gebracht werden. Es ist bekannt, dass man etwa Kohleelektroden durch Eintauchen in Lösungen oder Schmelzen so imprägnieren kanny dass die in die e Kohle eingedrungene Analysensubstanz durch die mit eienr elktrischen Entladung verbundenen Erwärmung verdampft und-zum Leuchten gebracht wird.
• Diese Anordnung hat jedoch grosse nachteile. Die erhitzte Kohle gibt die Analysensubstanz erst schnell, danach mit fortschreitender Verdampfung langsamer ab, so dass die zur Untersuchung ge Substanzmenge zeitlich stark variiert. Nach einiger Zeit ist überhaupt keine Imprägnierung mehr vohranden. Auch das direkte Einbringen von Analysensubstanzen, sei es unmittelbar, sei es in Tösung oder in saugfähigen Trägera wie Asbest, fuhrt zu sehr ungleichmässiger Verdampfung,-dieinsbesonderequantitative Analysen sehr erschwert.
• . Bei Elektroden, die aus Legierungen mit der Analysensubstanzbestehen,lässt sich in Lichtbögen oder Funken eine einigermassen gleichmässige Verdampfung erreichen und eine quantitative Untersuchung durchführen. Diese Legierungen sind jedoch auf wenige spezielle Analysensubstanzen beschränkt.
• Nach der Erfindung werden alle diese Nachteile in n@uratiger und überraschender Weise ddurch vermieden, dass ein'lussigkeitsstrahl. in den Analysensubstanzen eingebracht sind, aus einer Düse D, die gleichzeitig als Elektrode E1 dient auf eine gegen2berliegende Elektrode E2 gespritzt wird. Die Flüssigkeit F@ kann dAbei entweder von einem unter Druck stehendea Behälter C aus'der Düse gespritzt werden oder bei senkrechter Anordnung in Folge der Schwerkraft über die Leitung L aus der Dusse ausfliessen. Fig. l. Zwischen die Elektroden v. ird eine dpannung von beispielsweise einigen tausend Volt gelegt, so dass es über die Qberfläche des Flüssigkeitsstrahls j zu einer Gleitentladung kommt. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, eine Impulsstrome liefernde Stromquelle auf die gewünschte Spannung aufzuladen und diese sodann über den Flüssigkeitsstrahl j zu entladen. Bei einer jeden solchen Entladung wird ein Teil oder auch das ganze Flüssigkeitsvolumen mit der eingebrachten Substanz verdampft und zum Leuchten angeregt. Die Leuchterscheinung kann sodahn einer spektroskopischen Analyse unterworfen werden. Nach der erfindung ist es zweckmässig, die Entladung der Stromquelle unmittelbar nach Zustandekommen der Überbrückung beider Elektroden durch den Flüssigkeitsstrahl zu zünden. Gibt man dem Flüssigkeitsstrahl einen Durchmesser von 1 mm und darunter, so kaonnen auch sehr kleine Flüsbigkeitsmengen der Analyse zugänglich gemacht werden. Erfahrungsgemäss wird bei eienr Gleitentladung entlang der Oberfläche eines Flüssigkeitsstrahles zunächst nicht die gesamte Flüssigkeitsmenge verdampft, sondern nur eine Oberflächenschicht. Es entsteht ein stationärer radial symmetrischer Dampfstrom, von der Strahloberfläche radial nach aussen gerichtet. Zu bestimmten Zeiten nach Beginn der Entladung wird jeweils ein ganz bestimmter Querschnitt dieses Dampfstromes zam Leuchten gebracht. Dieser Querschnitt richtet sich nach den elektrischen Entladungsparametern. Damit gelant je weils eine ganz bestimmte Teilchendichte der zu analysierenden Elemente zur Beobachtung. Durch geeignete ahl des Stromverlaufes lässt sich diese Teilchendichte über einen relativ langen Zeitraum konstant halten, in dem man zweckmässiger Weise die Messung durchführt.
• Die Verdampfung von Oberflächenschiohten reicht far analytische Zwecke vollständig aus. Sind in der zur Analyse kommenden Substanz Elemente enthalten, die auch in der Luft vorko. mmen, wie z. B. Saaerstoff oder Stickstoff, so wird die ganze Anordnung in einem Behälter A untergebracht, der mit einem anderen Gas wie z. B. Argon oder Helium gefüllt ist. Um die richtigen spektrallinien bei dem elektrischen Durchschlag zur Anregung zu bringea, kann es iiberdies zweckmässig sein, den Druck des umgebenden Gases zu erhöhen oder zu verringern. Figur-2 zeigt eine solche Anordnung im Querschnitt. Die Elektroden B.undEg sind hier durch Isolierstucke J in den metallischen Behälter A eingeführt. Bin Fenster F erlaubt die Beobachtung der auftretenden Lenchterscheinung. Durch den Stutzen P kann der Behälter A mitverschiedenen Gasen von unterschiedlichem Druck gefüllt @@@@@@ Figur 3 zeigt die gleiche Anordnung von oben gesehen.
• Handelt es sich um sehrgeringe Flüssigkeitsmengen, so kbnnen diese mit einem als Pumpe wirkenden Kolben, einer Membran oder ähnlich wirkenden Vorrichtungen in die erste. Elektrode eingesaggt und dann als Strahl hinausgespritzt werden.
• In Fig In 4 4 ist eine solche Vorrichtung gezeichnet. In der Blektrode befindet sich ein kleiner Kolben, der durch die Stange St bewegt werden kann. Die Flüssigkeit wird durch Zurückziehen des Kolbens in die Elektrode 3 hineingesaugt und durch Vorschieben herausgespritzt.
• Die beschriebenen Vorrichtungen eignen sich auch fü periodischen Betrieb, in dem nach einer erfolgten Entladung neue Flüssigkeit sus der Düse hinausfliesst bzw. huinausgespritzt und wiederum einer Oberflächenentladung ausgesetzt wird. Dabei kann es zweckmässig sein, anstelle einer Impulsstromquelle deren mehrere zu verwenden, die bis zu ihrer Wiederaufladung periodisch zur Vervwendung kommen.
• Patentansprùche : 1. Verfahren zur Verdampfung und Anregung chemischer Substanzen fur spektralanalytische Zwecke dadurch gekennzeichnet, dass die zu untersuchende Substan, z in einen Flüssigkeitsswtrahl eingebracht wird, wobei dieser Flüssigkeitsstrahl zwei Flektroden verbindet, so dass bei Anlegen einer Spannung VErdampfung und Anregung der den Strahl bildenden Flüssigkeit sowie der eingebrachrten Substanzen erfolgt.
• 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Analysensubstanz in der den Strahl bilaenden-Flüssigkeit aufgelöst ist.
• 3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden mit einer Impulsstromquelle verbunden sind derart, dass diese über die Oberfläche des Flüssigkeitsstrahls zur Entl@dung gebracht wird.
• 4. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Flässigkeitsstrahl unter Enfluss der Schwere aus einer Offnung in der als Behälter ausgebildeten Elektrode 1 zur Elektrode 2 ausfliesst.

Claims (1)

1. 5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrahl unter Druck aus einer Düse der Elet rode1 auf die Elektrode 2 gespritzt wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichent, dass die Flüssigkeit aus einem besonderen Behälter. durch eine Leitung der Elektrode t zageführt und aus einer dort befindlichen Düse-ausgespritzt wird.

   7. Verfa@ren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung der Impulsstormquelle durch elektronische Steuerung in dem Augenblick an die Elektrode angelegt wird, in dem der Flüssigkeitsstrahl die Elektroden verbindet.

   8. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekenzneichnet, dass der Flüssigkeitsstrahl nicht in Luft sondern in einer anderen Atmosphäre, z. B. Argon übertritt, so dass auch Elemente, die sonst Bestandteil der umgebenden Luft sind, zur Untersuchung gelangen können.

   9. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der die Elektroden verbindende Flüssigkeitsstrahl in einer Umgeban, von anderem als Atmosphärendruck, z. B. Unteraruck oder Überdruck, abertritt.

   10. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zur Untersuchung gelangende Flüssigkeit durch einen kleinen Kolben, eine Membran oder andere. gleichartig wirkende Vorrichtungen in die Elektrode 1 gesaugt wird und dann durch Druckanwendung aus dieser wieder h-inausgespritzt wird derart, dass auch sehr geringe Flüssigkeitsmengen zur Untersuchung gelangen können.

   11. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekenazeichnet, dass der Flüssigkeitsstrahl in wiederholter Folge von de r einen zur anderen Blektrode übertritt und jedesmal zur anteilmässigen oder aach vollständigen Verdampfung u. nd zum Leuchten gebracht wird.

   12. VorrichtungzurDurchführungdesVerfahrensnach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche.