DE1926456A1 - Vorrichtung zur Atomfluoreszenz-Spektralanalyse - Google Patents

Description

Patentanwälte '

Dr.-Ing. W. Stockmoir

Mändiir, 22. Maximil-arMr. 43

.? 254-8 - 17/Ba

D₀ G₃ Mitchell _v, Wenner-Gren Center₉ STearägea 16S₄ 113 46 StOc^oIm₉ Schweden

rtelrbung sur Atomf ixiorosssas-'Spektralanalyse "

:^; üssioSit slah auf sine-Vorrichtung

;·ί:.? ; H "-i.^v:;^*-·™^- ^-^ iles??n Bßr-SpaMiuigg die ^ /:·;.'·"BQko".'.iiv.:;'i;rrl;.liv.;.:;₃' einer Atomart im Vorratsbehaltar :■;■:/■: ":—„■: '-ö^öei ""V- ^ί,-^ijv· foto ο lektri sahen Einrichtung :vr..:.'^!,i:^, 5.::? C'-jsokl ä:>.& .;:.tozDrt im Yorpatsb©halter aus- -.vr.::- 'vlTirii^r.rir-.-iiv.T'c-^r-hliin.G ia τοη oinor Abtasteinräciatiini 'θ :lm--d ßl&^^iLnic^s Signale und. mit eimer optisches Ein iiijCj vrslo?.-.-*- äüzi S5iitx'?.vt τολ\ liiie^jfmüslatss? StraMung su

N'-vc^riiiL.'ien de:c" Atomflnoressens-Spefetroskopie bietet silt dor Atoia«-S2jissiosi und -»Absorption Viele

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Vorteile bei der Werkstoff analyse _β "Vorrichtungen zur Atomfluoreszenz-Spektralanalyse bestehen im allgemeinen aus einer Spektrallinien-Lichtquelle, ferner z» B. einer J¹IaIMIe₉ einem Monochromator und einem elektronischen EinKanal-System=, Eine solche Vorrichtung kann dazu dienen ₉ ein Element einer Probe au untersuchen oder auch mehrere Elemente der selben Probe nacheinander im Wege einer Reihenuntersuchung zu analysieren, Tn herkömmlicher Welse wird dabei im allgemeinen so vorgegangen^ daß man eine Lichtquelle I In Betrieb nimmt ₉ \ielche eine Besonan&strahlung für das Element I in das Instrument abstrahlt ₃ daß man den Monochromator auf dl© betreffende Wellenlänge einstellt, die Probe in den Atom» vorratsbshältsr oin^xhi;,, aas jTluoreszenssignal von dem Element

I abtastet 3 misoiit und aufzeichnet, dann die Lichtquelle sowie die W-3llenläns'B7i;.;siü£tellung verändert und das von dem Element

II ausgehende Signal abtastet₅ mißt. r©gistri©rt usw«

Um diese Vorgang© au erleichtern« können verschiedene Einrichimngen Verwendung xinderu Beispielsweise können Hehrllement-Lampen oder kontinuierliche Lichtquellen benutzt werden j wodurch die ITotwsndigkeit vermieden wird₅ Lampen su wechseln. Ein-Eleaent-Lampen können auf einem Drelikopf bzw«. Drehtisch angeordnet sein. Auch kann man den Monochromator dureh rasch, austauschbare optische Filter ersetzen<> · Dennoch sind für die Durchführung dieser Vorgänge prinzipiell

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^liV^ ^{:/ P} SAOORIGINAL

folgende Schritte ^otwonciig: ISrlrix'ichten de3 Instruments für das Element T- Sui'chfittrcex?. der Analys-3 für das Element I_t Ausführungen wen igst one einer riechani sehen Betätigung» Durchführen der Analyse für aas Element IX usw. Diese Schritte lossen sieb, schlecht automatisieren. Sie werden daher um eo unwirtschaftlicher« Je größer die Anzahl der zu analysierenden Elemente einer Probe ist. '

Die vorliegende Erfindung nutzt die Atomfluoreszenzetrahlung aus«, deren Eigenschaften eine Vereinfachung des Instrumentenaufwandes für die Kehr-Element-Analyse gestatten» Als Vorteile der Atomfluoreszena-Spektralanalyse sind insbesondere au nennen:

a) Hohe Empfindlichkeit verglichen mit dem Emissions- und Absorptionsverfahren "bei der Analyse vieler Elemente«.

b) Boi nie'ärigen Konzentrationen ist die Intensität der FluoreGzen&strahlung proportional ziir Anzahl der im Grundzustand vorhandenen. Atome_c Sie ist deshalb von Temperaturänderungen dieser Atome viel weniger abhängig als die thermischen Anregungsverfahren der Emissions» Spektralanalyse mit Lichtbogen- und Funkenanregung und der Atomemissionsspektroskopie,

c) Die Lichtquelle kann moduliert werden und die Messung der Pluoresaenzstrahlung kann mit einem Wechselstrom-

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BAD

Abtastsysteta erfolgen. Störungen des Heßvorganges infolge von Strahlung anderer Strahler im Atomvorratsbehälter werden auf diese Weise vermindert bzw. beseitigte

d) Die Atomfluoressenz-Spektralanalyse liefert in weitem Konzentrationsbereich lineare Eichkurven.

e) Fluoreszenzspektren entstehen aus absorbierter Besonanzstrahlung und sind daher einfach.

f) Die Größe des Ausgangssignals kann gesteuert werden, indem die Intensität der Anregungsstrahlung verändert wird.

E3 ist ein Hauptziel der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung sur Atomfluoreszenz-Spektralanalyse au schaffen, welche die gleichzeitige Analyse mehrerer Elemente mit nur einem Detektorsystem ermöglicht, wobei die gleichzeitige Mehr-Element-Analyse e5.ne Identifizierung mehrerer Elemente einer Probe in einem Arbeitsgang ermöglichen soll, ohne daß während der Analyse der !Probe irgendwelche Veränderungen am Instrument vorgenommen werden müßten«

Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,. die zu Beginn für die Analyse der erforderlichen Anzahl von Elementen in einer B?obe eingerichtet werden kann _t ohne daß es während der' Bestimmung aufeinander folgender Elemente in einer Probe nötig wäre_s das Instrument zu ändern öder irgend-

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eine mechanische Betätigung vorzunehmen^ so daß die Vorrichtung wirtschafblich arbeitet und die Automatisierung der Analyse erleichtert bsw. ermöglicht.

Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, welche mit geprüften Lichtquellen verwendbar ist und die damit erzielbaren hohen Impuls-Lichtintensitäten aur Steigerung der Analysenempfindlichkeit Troll auszunutzen gestattet»

Moch ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung₅ die verglichen mit einem beliebigen Bsiissions- oder Absorptionsinstrument, das aur gleichzeitigen Mehr-Element-Analyse gemäß der obigen Definition einrichtbar oder geeignet wäre, außerordentlich billig ist«

Die Erfindung ist ferner auf die Schaffung einer Vorrichtung gerichtet» bei der spektral© Störungen aufgrund der Irittoressensstrahlung einer ianderen Atomart nicht auftreten isLÖimeriQ wobei !seine optischen Einrichtungen sur Auflösung bzw» Unterscheidung der Pluoreszensstrahlung anderer Atom-■'ar^ea verfor-derlicli sin&_? indem die'Fluoressenastrahlung durch Verwendung s^eei©iie*Q3? Linien-Lichtquellen wahlweise nacheinander in ^jeder Atomart angeregt wird₉ so daß die

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*·· Ό —

Zerlegung der Fluoreszenzstrahlung selbsttätig erfolgt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Instrumentes ₂ das die v?irt schaftliche Verwendung eigener bzw. eingebauter Normale gestattet.

!Joch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtungj welche zur Analyse einer verhältnismäßig großen Anzahl von Elementen dauerhaft eingerichtet werden kann und. Ψ welche eine selir schnelle Auswahl von Analysen-Kombinationen einiger dieser Elemente ermöglicht=

ß'ach der Erfindung ist aine Torrichtung der eingangs erwähnten Art gekennseichaet durch eine -solche Anordnung sämtlicher für eine bestimmte Kahr-Element-Analyse erforderlichen Einzel-Lichtquellen,. daß - sur gleichzeitigen Analyse mehrerer Element^ einer £ro"os in einem i-rbeitegang ohne Vornahme irgendwsIcher Veränderungen as. dem Instrument während der k Analyse irgendeiner Probe - der Atomvorratsbehälter von den Lichtquellen aus bestrahlbar ist_? iiidem diese gesteuert durch eine Steuerungseinrichtung jeweils den Vorratsbehälter wiederholt mit »Strahlungsimpulsen beaufschlagen„ und durch eine Einrichtung zum 'Verarbeiten und Trennen der elektrischen Signale, die von der gegen unerwünschte Strahlung abgeschirmten fotoelektrischen Einrichtung abgegeben werden»

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Weitore Herkuiale und Forteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden B3Bohrei"aung von Au3füorung3beispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1a ein Prinzipschema einer erfindungegemäßen Vorrichtung mit einem durch mehrere Lichtquellen nacheinander bestrahlbaren Atomvorratebehälter und mit auf einem Rad" bzw. einer Scheibe ange- : ordneten Filtereinrichtungen

Fig. 'Ib eine Torderansicht eines Hades bzw. einer Scheibe nach Fig. 1a

Fig, 2a bis 2d Blockechemata verschiedener erfindungsgemäßer Vorrichtungen zur Trennung von durch Fluoreszenzstrahlungs-Inipulse hervorgerufenen elektrischen Signalen und

Tig. 3 ein Blockschema einer abgewandelt on Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung=

Eine Vorrichtung nach der Erfindung weist eine Einrichtung zum Erzeugen bsw. !Freisetzen von Atomen der interessierenden Elemente- auf; im folgenden wird diese Einrichtung als Atomvorratßbehälter 1 bezeichnet« Dieser ist im allgemeinen ein pneumatisches Zerstäuber-Flamiasystem. Eine Anzahl von lichtquellen L._?t Lgj IT, uäw· sind so

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angeordnet, daß sie den Atoanrorratsbehälter 1 bestrahlen können, ohne jedoch, eine fotoelektrisch© Einrichtung 2, ' welche aur Messung der Strahlung dient, direkt 2u bestreit· » len* Eine Schalteinrichtung 5 sorgt dafür, daß ^ede Lieht- * quelle Im, 1>ot 3jv ^usw· nacheinander den Atomvorratsbeihälter 1 bestrahlt. Zwischen letzterem und der fotoelektrisohea Einrichtung 2 angeordnete Filtereinrichtungen verhindern, daß unerwünschte Strahlung aus dem Torratsbehältdr 1 und gegebenenfalls von anderen Quellen au der Einrichtung 2 gelangt. Vorzugsweise sind hierzu optisch© Filter F^₁ F^» ^3 ^usw' vorgesehen. Bei der Mehr-Elemeztf;« Analyse nruß die Intensität des Fluoreszenzstrahlung i&tt einer Anzahl verschiedener Wellenlängen gemessen werden, so daß eine entsprechende Anzahl verschiedener optischer Filter erforderlich ist, welche dwells Strahlung «iner toe-

stimmten Wellenlänge hindurchlassen. ' . _f

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt ferner ein optischelektrisches %*stem,mit dem Impulse von Fuloreesenestrahlung aus dem Atoanrorratsbehälter 1 abtastbar und in eine ßeihe

elektrischer Signale umwandelbar sind. Die elektrische Anordnung muß diese Signale auch trennen. Beispielsweise müssen alle Signale, die von Floureszenzstrehlung herrühren, welche duroh die Lampe L^ entstanden iat, getrennt werden -■'■',,'-' von Signalen,, die von den Lampen Lg und L, herruiirea, und "

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■:*tM*.s

die jeweiligen Signalgrößen müssen gemessen werden. Hs ist nicht xirahr scheinlich ₉ daß ein iron der Lichtquelle L^ herrührender Strshlungsimpuls genügend Information enthält, um eine genaue Messung der Eonseatration ©iner im Atomvorratsb©hälter 1 vorhandenes. Atomar^ su -ergeben. Infolgedessen ist für die Yorriclitung eine Sinrichtmng sur Gewinnung des Mittelwertes über eine Ansah! von solches Signalen 'erforderlich;, hieran "können beispielsweise alle Signale der.Art S^ von sonstigen Signalen abgetrennt md einer Integrierschaltung zugeführt werden. Weitere Signalarten Sg_? S₇, usw_e werden in entsprechender Heia© behandelt»

Zweck der Lichtquellen. L,, usw_e in der erfindungsgemäBen Yorrichtfing ist es_s bei Atomen Im AtomYorratsbehälter 1 eine Fluoresaensstrehlung ansuregan» Jede Lichtquelle L-usw. sendet eine Atomstrahlung" aus₃ die für ein Element charakteristisch ist» und ¥e:an dieses Element in Form von Atomen im Atomvorratsbehalter- 1 Torhandex?. ist₀ absorbiert es einen Seil -dieser Strahlung und· sendet ihn wieder als iTluore3Gi-S2is3i^ahl-Uiig aus» Viena jjiohtQuellen-mit" einer Strahlung,. die für ■ laelr?? als ein Element charakteristisch ist_? gleichseiti-g den -Atoisvorratebohalter I bestrahlen«, -kann eine PluoreaaeHSStrafeliing von mehr-als- einer Atomart'sr~ aeugt"'"-werden-und es kann schwierig SeIa₅-.---die verschiedenen

mit dem optiseii-elektrischen System

■if

- ίο -

wirksam su brennen* Es ist daher zv/eckmäßig und erfindungsgemäS vorgesehan^ daß .jeweils nur sine Lichtquelle L^ uaw_o den Yorratübeaälte-r 1 baw. die Flamme "bestrahlen kann. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu erreichen. Beispielsweise kann ein Drehspiegel nacheinander Licht von den einzelnen Licht Quellen Iu ußw» su dem. Vorratsbehälter 1 bzw«, der Flamme umlenken» Es ist auch möglich, die Lichtquellen L₁^ usw. auf einem drehbaren Bad anzuordnen_s das mit einem Loch oder einem. Schiita versehen ist_t von dem aus jede Lichtquelle L^ usw_e äer Heihe nach den Vorratsbehälter 1 bzw« die Flasame bestrahlen kann..

Bai der im f algeaden ezmanu. der -B¹Ig₀ 1 beschriebenen Ausführungsfca'm der Erfizidung sind die Lichtquellen L- usw_e in einer be?.i3bigeD. Stsllu^g angeordnet _s von der aus eine bequeme Beütz*3iux>:a% des. "'Atcravorratsbehälsters 1 möglich ist_o Sie einsig© V'±>iLQh?i:XuDm£ bsstäht darin_s daß von diesen Lichtc_;;a&l.l-ro I-,- usvr* aus kain .Licht auf die foto elektrische ^inric3:.cur.g 2 f 3.1 Isn darf <■ --jslchs sur Äbtastong der Fluor-ssseazatrahlung öisnt. Tor äes? fotoelektrischen Siarichtung 2 befindet Pich sä η i?ad"bsv?v eine Scheibe 4 ₅ das optische.. EiI-ter P^₉ Fj> USrT* trägt« vrslche durch dia Xdchtquellea L^₉ Lg usvi. " angeregt ο jJluorossensstrahltrng hindurchiassen. Das· Had, "bzw* dia Sekeibe 4 läu:Ct kontinuierlich um, Steht das

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BAD ORIGINAL

Filter ]?^ vox· der fotoelektrischen Einrichtung 2, βο let die Lichtquelle L^ angeschaltet; sie sendet einen kurzen Strahlungsimpuls aus und wird dann abgeschaltet« Ein Impulebetrieb der !lichtquellen Lg, L, usw. erfolgt ,jeweils, wenn die betreffenden Filter Fg, F* usw. sich vor der fOtoelektrischen Einrichtung befinden. Sobald das Filter F^ die fotoelektrische Einrichtung 2 wieder erreicht, wird die Lichtquelle L_-1 nach einer verhältnismäßig langen Pause zwischen den Impulsen erneut gepulst·

Das umlaufende Bad 4 betätigt eine weitere Einrichtung, die ._v :;' einen elektrischen Impuls jeweils dann erzeugt, wenn ein. f?" optisches Filter F^ usw. eine Stellung vor der fotoelektri- '■- sehen Einrichtung 2 einnimmt. Die erwähnte Einrichtung kenn

; beispielsweise aus einer kleinen Lampe 5 bestehen, die in

ν einem bestimmten Stadium der Bewegung des Rades 4 durch darin

&£:{■■■'■■' angeordnete Löcher 6 Licht auf eine Fotodiode 7 wirft. Die IvJ entstehenden elektrischen Impulse gelangen an eine Scha It- ^' einrichtung 3, wo sie zu Impulsen von geeigneter Dauer umgeformt und an ein Lampenspeisegerät 8 weitergeleitet werden· Diese_t Impulse bewirken, daß jede der Lichtquellen L^, Lg usw. nacheinander wiederholt den Atomvorratsbehälter 1 bestrahlt· Ein Oszillator 9 erzeugt ein Sechteckwellensignal von bestimmter Frequenz, das zur Modulation der Lichtquellen L^ usw."dient.

^; · - -Λ·ί^νν τ.

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Zur BurcMiihrung einer Analyse wird der Atomvorratsbehälter 1 nacheinander mit den einseinen Lichtquellen bestrahlt, also 2. B. in der !Reihenfolge L^, Lg\ L-} L^ ₉ Lg* 1%| usw« Dies bewirkt eine Reine von Signalen, you denen, jedes mit der Konzentration eines bestimmten Elementes Im Atosnr©3?a?ats<-. behälter 1 in Beziehung steht. Ea ist ein einseines Signal von einem bestirnten Element ein hinreichend genaues Meßergebnis dieser Konsentration lieftdt« Ein zweckmäßiges Verfahren besteht dann dsrin, verscMedsa© Signale in Gruppen zu unterteilen, wobei ^@de Gruppe aus Signelen von einem Element besteht, Anschließend wird eine hinreichende Anzahl von Einzelsignalen addiert, so übB ®in genaues HaB der Konzentration eines ^feden Elementes gebil« det wird. Bie quantitative Analyse wird vervolletisdigt ₉ indem die in dieser Weise erhaltenen integrierten Signale verglichen werdea ait Signalen, die von Beöbem «isisr bekannten 2u3amnienaetzung gewonnen wurden. Wahlwele® kdsnea eigene oder eingebaute Korsiale benutzt werden,

Der Anregungsvorgang wird in rascher Folge ußd ixt. gewisser Häufigkeit wiederholt. Dies ermöglicht es, eigene "bsm, eingebaute Bformale wirtschaftlich zu verwenden. 1st ifeise ein Element 1 normalerweise nicht in &er Probe äanden, so kann allen Proben eine vorgegebene Meogw des Elements I hinzugefügt werden, und man kann die Signale

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von den Elementen II, III usw. im Verhältnis zu dem Signal von Element I messen* Dieses Verfahren gestattet einen Auegleich von Fehlern« die beispielsweise von einer langsamen Zustandsänderung (-3r££t) *& YorpatiBbehälter 1 baw» in der Flamme herrühren können ο

Die beschriebene Betriebsweise der Lichtquellen hat die folgenden Vorteile;

a) Sie gestattet es* wie angestrebt _% den Atomvorratsbehälter nacheinander mit ^eder Einzel-Lichtquelle L^₈ Lg uswo zu bestrahlen«

b) Die Lichtquellen L^ „ L₉ usw. geben dann keine Strahlung ab, wenn diese aic&t gebraucht wird; die Lebensdauer der Lampen wird dadurch verlängerte

c) Werden gewisse Arten von Lichtquellen L^₅ Lg usw.,, beispielsweise Eöhlkathodenlaaipeng mit Irursen Impulsen und verhältnismäßig großen lapulsabständen betrieben, so können wä&rend der Dauer .des Impiilses ifesentlich höhere Idchtintensitäten sugelassen werden« Bei der Atomfluoresaenz-Spektroskopis ist dies sehr vmnschenswert, weil höhere Lichtintensitäten größere Intensitäten der ÜFluoressen2strahlung bewirken und infolgedessen sine größere Empfindlichkeit sowie bessere Genauigkeit und AuflösungB-Abtastgrenswerte. Die erhöhte Intensität ist möglich,

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weil die von einer Lampe abgestrahlte Lichtmenge bei Zunahme der in der Lampe erzeugten Energie ansteigt. Bei der herkömmlichen kontinuierlichen Betriebsweise der Lichtquellen ist die in dsr Lampe erzeugbare Energiemenge durch physikalische Faktoren bzw. durch die geometrische Anordnung begrenzt; beispielsweise wird bei einer Kohlkathodenla&pe die Hohlkathode heiß, und das Metall, aus dem die Kathode besteht, verdampft rasch _s wodurch die. Lebensdauer der Lampe verkürzt wird. Bei Impulsbetrieb können hohe Impulsenergien verwendet werden, während der Mittelwert; der in der Lampe erzeugten Energie niedrig gehalten wird· Diss hat eine niedrige Durchsehnittstemperatur der Lampe zur Folge*

d) Bei gepulsten Lichtquellen ist die Stellung der Lampen bzw. Lichtquellen nicht annähernd ßo starken Beschränkungen unterworfen wie bei mschani3chen Schaltvorrichtungen ₅ beispielsweise Spiegeln oder Verschlüssen, Hau kann das ausnutzen, Z₁B. um die Längs des Lichtwsges des Bestrah- f limgs-Lichtfoün&els durch den Atomvoj?ratsbehälter i hindurch su verändern.

Bei der? in Zrig» la und 1b dargestellten Ausfuhrungsforai der srfincLutigagemäßen Yorrichutmg wird aus dem Atomvorratsbehälter 1 eine Impulsfolge von Pluoresseasstrahlung abgegeben«, Biese Impulse werden durch die £otoelektrische Sinric&tung 2

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SAD

abgetastet? beispielsweise einen Fotovervielfacher, wodurch sie in elektrische Signale umgewandelt werde©· Jede der drei Lichtquellen L^, Lg und L* regt Impulse von Fluoreszenz strahlung in drei verschiedenen Atoraertea A^, A₂ land A, an, die im Vorratsbehälter 1 vorhanden sind. Eine Impulsfolge von den Lichtquellen Lu₉ L^₁ &, verursacht die Abgabe elektrischer Signal® B^₉ Sg, S3» B^, Sg₉ usv· von. der fotoelelctrischen Einrichtung 2. Dies© Signale müsse» verstärkt und getrennt werden und ihre jeweilige GrSBe let zu messen.

Ss gibt verschiedene Möglichkeiten_t diese Signale zu trennen und gleichartige Signale zusaiBzaenzufaesen· Bei der in Hg· 2a dargestellten Äusführungsfora gelangen die Signale über einen Foxverstärker 10 au einer 5!or»Einrlchtung 11 _v bei« spielsweise einem Kommutator oder einem Gatter. BIe (for« Eiaarichtun:,: 11 wird durch die Schalteinrichtung 3 derart gesteuert« daß jede der Sigaalarten S₄^, Sg bsw. S, einem getrennfc'sr Verstärker uad Demodulator 12 zugefübrt wird, an den sie<: ein Ausgabe- bzvi. Ablese gerät 13 anschließt.

Eine ander? Möglichkeit ist in Fig. 2b dargestellt. Hierbei werden die Signale über einen Vorverstärker 10 und eine

c -Tor-Einrichtung 11 jeweils einem von drei phasen-Detektoren 14· sugeführtr« Biaseneiapfimdliche

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Betaktoren arbeiten nur, wenn jütaea ein Bejsugssigasl der " gleichen Ifrequenz wie die Modulatio&efrequeiis des I«i©ht®8 zugeführt wird_t und diese Zufuhr erfolgt durch ©is©& ^

tor 9» ..

Noch eine andere Anordnung ist in Figo Se dargestellt« Hl varden die Signale über einen Vorrerstir&es¹ 10 allen äacei pkaeenempfindlichön Betektoren 14 sugeffj&rt_t, welche einander _t gesteuert durch eine Toreinricfetöag 15 °* die derum ale KooMit&tor oder Gatter eingebildet B&in kann durch den Oszillator 9 mit dem Bezitgeslg&al g@sp@i@t Auch dadurch wird die erforderlich© Si^aaltreanwiag leistet.

Sie elektronisch© Anordnung nach der Erfindung trennt di© von den Isrpulsen der Fluoreeaensetrahluag herrüSssieiJÄeii Sig* nala auf wirksame Weise. Die PluoresssnsstraiilimgsiB^ulee haben im allgemeinen niedrige Intensität, vergüe&en mit anderer Strahlung* die sur fotoelelctrisehen Sxmie&töEg 2 gelangt* Diese letstere, andere Strahlung erzeugt elektrisches Rauschen, weshalb das elektronische Abtastsystem so. ausgelegt sein sollte, daß es einen hohen Hauschabeta&d hat und daher die Flttoraszenssstrshlung aus den &M@3?@si Strahlungsformen wirksam heraushebt. Pur daa elektronische System ist die Verwendung eines phasenempfindliohea Dotektc-re

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(was gleichbedeutend ist mit ©iasm
Demodulator und Sanfaagverstirker) nalaesu lira die Xastruaentkoat^n. mSglic&at aie&rlg za &a3Lfe@&_$ isti ©a swecfcmäßig,, &sg ein wad derselbe p&asenempfindlidk© ^modulator alls Si©aalart©& S₄-₉ S^ usw· T©ras^>Tb@it@t< ist es ©awiascht«, daß all© Sigaala^en bei des- Si§p "beitimg soweit irg@ai®Sgliefe die gleisHe So^altuag lanf©ffi₃ "um eine ~ el©kftronis6&ii Binselteift au vex'hlnde2?n_s wie a±© ■beispielsweise b©i _ä©a Systemen gemäß Hg. Sa₉ Sfe und 2c auftreten kaim«

Ein diesen Bsdingoagen -geaiSgtades.'Estern 1st in Fig» gestellt» Ein© von de^ Pluosyessenast^alilung herrührende Folge tob. Signalen" 8λ j>- B_{0 s} S-. 5 S^ _s B« usw« gelangt von des» foto- ©lekbriscnen Einriclitiäss S snsi Yoayvesstär&ea? 10 wad freiter su dem "phasenempf indliehea -Betelstos¹ 14₅ der als Biedeaseaaltsr ausgebildet sein temn* Die d©®©ä^li©rten tSigQälQ gelangen weiter au dep Stor-Siaric2itiuie.11« alle Signale irom Sjp S_A an ein Tiefpaßfilter 16 wsiterleitet; alle Signale vom 5?jp .Sg as ®ia Tiefpaßfilter 17 und alle Sigaale vom ISjp S₅ an ein Oäefpaflfilter 18» Mi ,geigaeten Ausgabe--baw. Ablesegeräten 15 sind die Mittelwerte der Signal© ablesbar«

Die beschriebene Vorrichtung ist ssuy Analyse einer großen

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Ansah! verschiedener Elemente geeignet ₃ wenn euch in vielen Falles von einer bestimmten au analysierenden Probe nur die Analyse zweier· oder dreier Elemente erforderlich ist= Bei«· spielsweise kann die "Vorrichtung zur Analyse von. insgesamt 12 Element-SU Hr- 1 bis ETr. 12 benötigt weräen_e wofeei von Öeder einzelnen zu analysierenden Probe nur verschiedene Kombinationen- von bis zu 4- Elementen zu ermitteln Bind* Bei allen Atomebsorption- und Fluoreszenzvorriehtungen mit

Lichtquellen _fc Linienspektren aiissendenden/aüssen in solchen Fällen Idcntqnellea L^, Lg, I»x und L^ ausgewählt werden, welcke geeignete Spektrallinian aussenden.3 die von den Ätomea der -inte-" resaierondeE, Elemente absorbiert werden. Bei Honooferomatorinstrumenten muß zusätzlich, die ggei^iete Wellenlänge zur Kessung ausgevFghlt vjerden; bei Filterinstrumeir&en ist entsprechend die Auswahl der goeigasten optiscaen Mlter notwendig- Bsnutst Tfü^-TL das obenbeschriebene Filisersjstem mit feshrad bsv/. -sclic-ibs; so »τΜτθϊι den vier Lichtquellen entspreoiiends i?iltez· BU₃ Pg? ^¹·/ ^un^ ^ auszuwählen und auf dsm Had bzvj_e der Scheibe 4 ansraordnen* Soll dann das Instrument 2-ur Analyse weiterer' Elemente lir· 5 bis Ir» 8 wendet werden _E so müssen die Liohtquellen Lu bis Ji₁, sowie die Filter F,- bis $* entfernt und durch neue ,Idclitquellen sov/ie Filter ersetzt werden, die zur Bestimmung der Elemente Hr. "5 bis Mr, 8 geeignet sind« Nun lassen sich Licht quellen verhältnismäßig schnell austauschen, doch ist es

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unzwedanäBig, einen körperlichen Austausch von Hit era vorzunehmen, Nach der Erfindung ist deshalb die Yorricfe» tung so ausgebildet, daß das illterrad 4· as oder sash© Umfang sämtliche benötigten Filter F^, Tg···T^g to-ägt;. Das elektronische System ist so ausgestaltet, &a£ eis elektrischer Impuls Jeweils dann ersaugt wimü._$ w@be ein tilt®3? lsi Sie Stellung vor der fotoelekts&ectai l^ariubtung; 2 Me Anordnung kann dabei gemäB Fig. 1a getroffen sola. Impulse gelangen zu einer Einrichtung 19 C^-S* 3)« sie formt und nacheinander zu. swSlf Ausgangß-AasclJ.liiaß©a Sir. 1 bis Nr. 12 weiterleitet» Venn daher Filter T₄. eine Stellung vor der fotoelektrieehen Einrichtung 2 eianiaaat, wird am Ausgang Nr. 1 des Isrpuleformers 19 @in Iiajmlsg gm« eigneter Gestalt abgegeben.

Bin Lampenspeisegerät 20 ist so ausgebildet, daS as bis asu vier Lichtquellen betätigen kann» wobei aur Betätigeusg einer ^eden Lampe ein Auslöseimpuls vom Impulsformer b»w. -generator V9 benötigt wird. Auch eine weitere for-Eiiariohtüng 21 ist so ausgelegt, daß sie äsn gleichen AuslSseiapuls benötigt, um Ausgangssignale toe piiasenempfindlichen Detektor 1Λ- en die entsprechenden ©lelrtronischen Bllter 22 xw& die angesciilossenen Ausgabe- bsx-, Ablesegeräte 23 abzugeben C

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— .20 -

Es sei angenommen * daß in einem Bedarfsfalle die Elemente Hr. 1, Hr«. 5₅ Hr. 9 und ^r· 11 zu analysieren sind· Hierfür > werden die Lichtquellen Ir^_t X»c_t ^q und Ir^ sowie die F^, Fc₁ Fq und F^ benötigt· Am Lampenspeisegeräti 20 dann die Lichtquelle L^ an den AnsehluB a_fXt» an b, 1» au e und J^₁ an d angeschlossen. Außerdem wird der AnecKLuB A am Lampenspeisegerät 20 und an der 2?or~Eiari©htisag "SI mit dem Aue gang Nr. 1 am Impulsformer 19 ver'&unden, die Anschlüsse B mit Ausgang 2Tr. 5, die Anschluss® Ό mit P gang Mr* 9 und die Anschlüsse B mit Ausgang ür« 11 (Figs?)· Das umlaufende Fiiterpaar 4 steuert bzw» betätigt dskß'r die Lichtquellen, die an der entsprechenden Stelle des lauf es während einer geeigneten Zeitdauer gepulst Alle vom. Element lir. 1 ausgehenden Signale gelangen vom Ms« gang a der {Eoreinriehtung 21 su einem augeördäetöH elektronischen Filter 22* Signale vom Element Hr. 5 werden rom Ausgang b derTor-Einrichtung 21 abgegeben uew· «· Tu. eatspre* chender Weise wird zur Analyse anderer Elemente vörgegangan, beispielsweise der Elemente Mx. 2, Kr. 4, iir. 6 «M JB?. 8*

Hit der erfindungsgemäBsn Vorrichtung wird jedes signal nur während eines Bruchteils der gesamten zeit gemessen» Dies ist jedoch bei der Fluoreszenz mit gepulsten Lichtquellen kein besonderer Kachteil» well die Beobachtungssüeit durch die hohe Intensität der I&ofctimpuls©. ausgeglichen wird· Beispielsweise kann eine HohU£Qtfei^|.©alampe,

9 0 9 8 8 4 / U 6 5 ",.

ORfGINAl. INSPECTS»

til Π ΓΓίί, * * * *

die in kontinuierlichem Betrieb sich mit einer Intensität I abzugeben vermag, mit einem Verhältnis Impulsdauer au Impulsabstand von 1:10 gepulst werden. Der Impulsstrom kann etwa auf das Zehnfache des Wertes bei kontinuierlichem Betrieb erhöht werden, wobei immer noch der gleiche Mittelwert von Strom und Katohodentemperatur resultiert* Die Lichtinten-· sität des Impulses wäre dann zehn I_Q$ was etwa die zehnfache Fluoreszenzintensität liefert* Insgesamt ergibt sich dadurch ungefähr das gleiche Summensignal wie bei kontinuierlichem Betrieb« jedoch mit viel besserem Hauschabstand, weil das Signal nur während etwa eines Zehntels der gesamten Analysenzeit gemessen wird*

Das gleiche gut für alle su analysierenden Elemente· Die gesamte Analysenseit für eine Ansah! von Elementen ist jedenfalls kaum länger als die Zeit, welche zur Analyse eines Elementes bei kontinuierlich betriebener Lichtquelle benotigt wird» Entsprechende Überlegungen gelten auch für einige andere Arten von Lichtquellen«

Sämtliche aus den Ansprüchen» der Beschreibung und der Zeich nung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung einschließlich konstruktiver Einzelheiten₈ Verfahrensschritte und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch" in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ί 1, /Vorrichtung zur Atomfluoreszenz-Spektralanalyse mit einem Atomvorratsbehälter und Lichtquellen zu dessen Bestrahlung, die jeweils eine Fluoreszenzstrahlung einer Atomart im Vorratsbehälter anzuregen vermögen, mit einer fotoelektrißchen Einrichtung zur Umwandlung der durch die Atomart im Vorratsbehälter ausgesandten Fluoreszenz-Strahlung in von einer Abtasteinrichtung aufgenommene elejrfeiische Signale und mit einer optischen Einrichtung, welche den Zutritt von unerwünschter Strahlung zu der fotoelektrisch^». Einrichtung verhindert _s gekennzeichnet durch sine solche Anordnung sämtlicher für eine bestimmte Mehr-Element-Analyse erforderlichen \ Einael-Lichtquellen (L^ usw.)* daß zur gleichzeitigen

   Analyse mehrerer Elemente einer Probe ia einem Arbeitsgang ohne Vornahme irgendwelcher Veränderungen an dem Instrument während der Analyse irgendeiner B?obe der AtomvorratsbeMlter (1) von den Lichtquellen (L₁₁ usw.) aus

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   bestrahlber ist, indem diese gesteuert durch eine Steuereinrichtung (3) Jeweils den Vorratsbehälter (1) wieder-

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   holt mit Strahlungs Impuls en beaufschlagen, und durch eine Einrichtung (9 bis 23) zum Verarbeiten und brennen der elektrischen Signale, die von der gegen unerwünschte Strahlung abgeschirmten fotoelektriechen Einrichtung (2) abgegeben werden« .

   2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestrahlung des Atomvorrmtebehälters (1) mit kurzen Strahlungeimpulsen die Lichtquellen (L* usw ♦) nacheinander mittels einer Schalt einrichtung (3) kurszeitig an- und absohaltbar sind.

   3, Vorrichtung nach ,Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen dem Atomvorratsbehälter (1) und der f otoelektrischen Binrichtuxlg (2) sin Sad "btot· eine Scheibe (4) angeordnet ist, das bzw· die eine optische Piltereinrichtung (P^ uevi) trägt, welche die von den Lichtquellen (Xu usw.)ausgehende Fluoressenzetrahlung Madurchläßt, unerwünschte Strahlung jedoch vor der Uknrand« lung der Fluoressensstrshlung in elektrische Signale beseitigt, und daß das Bad bzw. die Scheibe (4) drehbar ist und die Betätigung der Sehalteinrichtung (3) bewirkt, in des diese die Lichtquellen (L^ usw,) nacheinander an- und abschaltet, wenn sich das zugeordnete Filter

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   (F^₁ usw.) vor der fotoelektrischen Einrichtung (2) befindet.

   Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31 dadurch gekennzeichnet , daß die von der fotoelektrischen Einrichtung (2) ausgehenden Signale Ein«· richtungen (10, 12, 14) zur Verstärkung und Demodulation sowie Trennmitteln (11₁ 15) zufünrbar sind, die insbesondere aus einem Kommutator bzw. einer Tor-Bin· richtung bestehen und durch die Schalteinrichtung (3) so gesteuert sind, dafi jeweils ein einer bestimmten Art von Sluoreszenzstrahlung zugeordneter Slyp an ein ge-» trenntes elektrisches Hlter (16 bis 16) und an ein Ausgabe- bzw. Ablesegerfit (13» 23) gelangt. ;

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