DE2004973A1

DE2004973A1 - Flow and mixing device for a high-resolution nuclear magnetic resonance spectrometer

Info

Publication number: DE2004973A1
Application number: DE19702004973
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Phys. Dr. Pasadena Calif. Bargon (V.StA.)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-02-04
Filing date: 1970-02-04
Publication date: 1972-01-27
Also published as: DE2004973B2; DE2004973C3; CH518549A; GB1284376A

Description

Durchfluß- und Mischeinrichtung für ein hochauflösendea KernresonanzspektrometerFlow and mixing device for a high resolution a Nuclear magnetic resonance spectrometer

Die Erfindung "betrifft eine Durchfluß- und Mischeinrichtung für ein hochauflösendes Kernresonanzspektrometer zur kontinuierlichen Messung und Überwachung der Zusammensetzung von Lösungen und Flüssigkeiten oder zur qualitativen und quantitativen Analyse reaktionskinetischer Prozesse.The invention "relates to a flow and mixing device for a high resolution nuclear magnetic resonance spectrometer for continuous measurement and monitoring of the composition of solutions and liquids or for qualitative and quantitative analysis of reaction kinetic processes.

Durchflußeinrichtungen für Kernresonanzspektrometer sind im Prinzip bekannt, ihre Anwendung beschränkte sich jedoch bisher auf Spektrometer mittlerer oder geringer Auf-' lösung. Zweck dieser Durchflußsysteme war es, das Signal-Rausch-Verhältnis der Spektrometer zu verbessern oder die Messung schwacher Magnetfelder oder kurzer Relaxationszeiten zu gestatten. Dabei mußten verhältnismäßig hohe Durchflußraten angewendet werden.Flow devices for nuclear magnetic resonance spectrometers are known in principle, but their application is limited so far on spectrometers of medium or low resolution. The purpose of these flow systems was to improve the signal-to-noise ratio to improve the spectrometer or to allow the measurement of weak magnetic fields or short relaxation times. It had to be relatively high Flow rates are applied.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß für die experimentelle Lösung vieler Probleme auf dem Gebiet der hochauflösenden Kernresonanzspektroskopie, z. B. für die kontinuierliche Messung und Überwachung der Zusammensetzung von Lösungen und Flüssigkeiten oder für die Überwachung oder Regelung chemischer Prozesse, wesentlich geringere Durchflußraten erforderlich sind, und daß leistungsfähige und den speziellen Erfordernissen dieses Arbeitsgebiets angepaßte Durchflußeinrichtungen bisher nicht vorhanden waren. Auch hat sich gezeigt, daß sich instabile, während Bchnell ablaufender chemischer Reaktionen von Flüssigkeiten auftretende Zwischenprodukte mit Hilfe hochauflöeender Kernresonanzepektrometer experimentell nach-However, it has been shown that for the experimental solution of many problems in the field of high resolution Nuclear magnetic resonance spectroscopy, e.g. B. for the continuous measurement and monitoring of the composition of Solutions and liquids or for monitoring or controlling chemical processes, much lower flow rates are required, and that powerful and adapted to the special requirements of this field of work Flow devices were previously not available. It has also been shown to be unstable while Rapid chemical reactions of liquids occurring intermediate products with the help of high-resolution Nuclear magnetic resonance spectrometer experimentally

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weisen lassen, daß aber geeignete Einrichtungen zur Mischung reaktionsfähiger Lösungen oder Flüssigkeiten nicht vorhanden waren. Insbesondere auch auf dem neuen Arbeitsgebiet der induzierten dynamischen Kernpolarisation (J. Bargon et alt., Zeitschrift für Naturforschung, Band 22a, Heft 10, 1967, Seite 1551 bis 1555 und Seite 1556 bis 1562) werden in Zukunft Durchfluß- und Mischeinrichtungen in zunehmendem Maße gebraucht und eingesetzt werden.indicate, however, that suitable devices for mixing reactive solutions or liquids were not present. Especially in the new field of induced dynamic nuclear polarization (J. Bargon et al., Zeitschrift für Naturforschung, Volume 22a, Issue 10, 1967, pages 1551 to 1555 and page 1556 to 1562) will be flow and mixing devices in the future are increasingly needed and used.

Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Durchfluß- und Mischeinrichtung für hochauflösende Kernresonanzspektrometer zu schaffen.The invention is therefore based on the object of providing a flow and mixing device for high-resolution nuclear magnetic resonance spectrometers to accomplish.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in ein an sich bekanntes rotierendes Probenrohr, das am unteren Ende von einer Hochfrequenzspule umgeben ist, eine von einer zu messenden Flüssigkeit durchströmte Zulaufkapillare eingeführt ist und daß Mittel zur Abführung der gemessenen Flüssigkeit aus dem Probenrohr vorgesehen sind. Diese Durchfluß- und Mischeinrichtung ist für Durchfluß-This object is achieved according to the invention in that in a known rotating sample tube, which is at the bottom The end is surrounded by a high-frequency coil, an inlet capillary through which a liquid to be measured flows is inserted and that means for discharging the measured liquid are provided from the sample tube. This flow and mixing device is for flow

— 1 —3 3 raten im Bereich von 10 bis 10 cm /see entwickelt worden. Prinzipiell eignet sie sich auch für größere öder kleinere Durchflußraten.- 1–3 3 rates developed in the range of 10 to 10 cm / see been. In principle, it is also suitable for larger or smaller flow rates.

Nach einer Ausbildung der Erfindung ist zur Abführung der gemessenen Flüssigkeit am oberen Ende des Probenrohres ein mitrotierender Schleuderkopf angebracht, der von einem mit einem Abflußrohr versehenen Auffanggefäß umgeben sein kann,According to one embodiment of the invention, a sample tube is provided at the upper end of the sample tube for discharging the measured liquid attached rotating centrifugal head, which can be surrounded by a collecting vessel provided with a drainage pipe,

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist zur Abführung der gemessenen Flüssigkeit eine Ablaufkapillare in das Probenrohr eingeführt. Die Ablaufkapillare ist dabei etwas kürzer als die Zulaufkapillare und über ein Ableitungsrohr mit einer Absaugvorrichtung verbunden. - In jeder Ausbildung der Erfindung kann dabei der Zulaufkapillare eine Zelle zur Erzeugung paramagnetischer Reak-According to a further embodiment of the invention, a drainage capillary is used to discharge the measured liquid inserted into the sample tube. The drain capillary is included slightly shorter than the inlet capillary and connected to a suction device via a discharge pipe. - In In any embodiment of the invention, the inlet capillary can have a cell for generating paramagnetic reactions

tionsstufen vorgeschaltet sein.tion stages must be connected upstream.

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- 3 - VPA 21/8168- 3 - VPA 21/8168

Eine weitere Ausbildung der Erfindung enthält zwei oder mehr Zulaufkapillaren, die zueinander und zur Ablaufkapillare parallel oder ineinandergesteckt in das Probenrohr hineinragen.Another embodiment of the invention includes two or more more inlet capillaries, which are to each other and to the outlet capillary protrude parallel or nested into the sample tube.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in drei Figuren dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Exemplary embodiments of the invention are shown in three figures and are described in more detail below.

Figur 1 zeigt im Querschnitt ein mit einem Schleuderkopf versehenes, rotierendes Probenrohr, in das eine Zulaufkapillare hineinführt.FIG. 1 shows in cross section a rotating sample tube provided with a centrifugal head, into which an inlet capillary leads into it.

Figur 2 zeigt im Querschnitt ein rotierendes Probenrohr, gFIG. 2 shows a rotating sample tube in cross section, g

in das eine Zulauf- und eine Ablaufkapillare hineinragen.into which an inlet and an outlet capillary protrude.

Figur 3 schließlich zeigt im Querschnitt ein rotierendes Probenrohr, in das drei konzentrisch angeordnete Kanülen hineinführen.Finally, FIG. 3 shows, in cross section, a rotating sample tube into which three concentrically arranged cannulas lead in.

Die Durchfluß- und Mischeinrichtung ist eine Zusatzapparatur für ein hochauflösendes Kernresonanzspektrometer mit einem in allen drei Figuren dargestellten rotierenden Probenrohr P. Dieses Probenrohr P wird in bekannter Weise, z. B. durch eine Luftturbine L (nur in Figur 2 am oberen Ende des Probenrohrs P dargestellt) angetrieben. Die Luftturbine L kann dabei am oberen oder unteren Ende des Probenrohrs P angebracht sein. In bekann- f ter Weise ist das Probenrohr P an seinem unteren Ende von einer Hochfrequenzspule S umgeben; das ist in allen drei Figuren gezeigt. Das Volumen innerhalb des Probenrohrs P, das von der Hochfrequenzspule S umschlossen wird, stellt den im Kernresonanzspektrometer wirksamen Meßraum dar. Ein großer Teil des Probenrohrs P, zumindest aber der Meßraum mit der Hochfrequenzspule S, befindet sich in einem (nicht gezeichneten) homogenen Magnetfeld. Um Totvolumina klein zu halten, kann der untere Teil des rotierenden Probenrohrs P mit einem inerten Material ausgefüllt sein. Ein im Probenrohr angebrachter Thermofühler dient zur Ermittlung der jeweiligen Probentemperatur.The flow and mixing device is an additional piece of equipment for a high-resolution nuclear magnetic resonance spectrometer with a rotating sample tube P shown in all three figures. This sample tube P is known in FIG Way, e.g. B. by an air turbine L (only shown in Figure 2 at the upper end of the sample tube P) driven. The air turbine L can be attached to the upper or lower end of the sample tube P. In known f ter way, the sample tube P is surrounded at its lower end by a high-frequency coil S; that's in all three Figures shown. The volume within the sample tube P, which is enclosed by the high-frequency coil S, represents represents the effective measuring space in the nuclear magnetic resonance spectrometer. A large part of the sample tube P, but at least the measuring space with the high-frequency coil S is in a (not shown) homogeneous magnetic field. Small by dead volume To hold, the lower part of the rotating sample tube P can be filled with an inert material. One in the sample tube The attached thermal sensor is used to determine the respective sample temperature.

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In Figur 1 wird eine zu messende Flüssigkeit F durch eine Zulaufkapillare E in das rotierende Probenrohr P geleitet. Die Zulaufkapillare K reicht nicht bis in die Querschnittszone der Hochfrequenzspule S, da sonst Störungen bei der Messung auftreten können. Das untere Ende der Zulaufkapillare K sollte daher nur etwa 0,5 bis 1 cm bis an die Querschnittszone der Hochfrequenzspule S reichen. Die Zulaufkapillare K ist ferner mit einem (nicht gezeichneten) Flüssigkeitsreservoir und einer (nicht gezeichneten) Durchflußregeleinrichtung verbunden. Der Durchfluß kann allein durch den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit F selbst hervorgerufen v/erden. Für Durchflußraten im Bereich von 1O~¹ bis 10~⁵ cm⁵/sec liegt die lichte Weite der Zulaufkapillare K im Bereich von 1 bis 1O~ mm. In FIG. 1, a liquid F to be measured is passed through an inlet capillary E into the rotating sample tube P. The inlet capillary K does not extend into the cross-sectional zone of the high-frequency coil S, since otherwise interference can occur during the measurement. The lower end of the inlet capillary K should therefore only extend approximately 0.5 to 1 cm to the cross-sectional zone of the high-frequency coil S. The inlet capillary K is also connected to a liquid reservoir (not shown) and a flow control device (not shown). The flow can be caused solely by the hydrostatic pressure of the liquid F itself. For flow rates in the range from 10 ~ ¹ to 10 ~ ⁵ cm ⁵ / sec, the inside diameter of the inlet capillary K is in the range from 1 to 10 ~ mm.

Im kontinuierlichen Meßbetrieb wird die im Meßraum gemessene Flüssigkeit durch weiterhin zulaufende Flüssigkeit F nach oben aus dem rotierenden Probenrohr P verdrängt. Am oberen Ende des Probenrohrs P ist ein Schleuderkopf H angebracht, der die Form eines Kegels oder einer flachen Scheibe besitzt und aus Kunststoff (z. B. Polyamid oder Teflon) oder einem anderen, gegenüber der Flüssigkeit F inerten Material hergestellt ist. Der Schleuderkopf H schleudert die aus dem Probenrohr P verdrängte Flüssigkeit in ein ihn umgebendes Auffanggefäß G, das von einem Deckel D verschlossen ist. Über ein Abflußrohr R kann die Flüssigkeit bequem abgeleitet werden.In continuous measuring mode, the liquid measured in the measuring space is replaced by the liquid that continues to flow in F displaced upwards out of the rotating sample tube P. At the upper end of the sample tube P is a centrifugal head H attached, which has the shape of a cone or a flat disc and is made of plastic (e.g. Polyamide or Teflon) or another material which is inert towards the liquid F is made. The centrifugal head H hurls the liquid displaced from the sample tube P into a collecting vessel G which surrounds it and which is carried by a lid D is closed. The liquid can be conveniently drained off via a drain pipe R.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei konzentrischen Kapillaren K und AK, die beide in das rotierende Probenrohr P hineinragen. Die innere, dünnere Kapillare K ist das ausgezogene Ende einer Zulaufröhre Z und dient als Zulaufkapillare, die äußere Kapillare AK dient als Ablaufkapillare. Zulauf- und Ablaufkapillare K und AK können auch nebeneinander liegend in das Probenrohr P geführt sein. Beide Kapillaren reichen zur Vermeidung von Störungen bei der Messung wiederum nicht bis in die Querschnittszone der Hochfrequenzspule S. Die Ab-Figure 2 shows an embodiment of the invention with two concentric capillaries K and AK, both of which protrude into the rotating sample tube P. The inner, thinner one Capillary K is the drawn-out end of an inlet tube Z and serves as an inlet capillary, the outer capillary AK serves as a drainage capillary. Inlet and outlet capillary K and AK can also be guided into the sample tube P lying next to one another. Both capillaries are sufficient to avoid this of disturbances during the measurement, in turn, does not extend into the cross-sectional zone of the high-frequency coil S.

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laufkapillare AK ist über einen Unterdruckraum B und über ein Ableitungsrohr A mit einer (nicht gezeichneten) Absaugvorrichtung, z. B. mit einer Schlauchpumpe oder mit einer Wasserstrahlpumpe mit Auffanggefäß, verbunden.running capillary AK is via a negative pressure chamber B and Via a discharge pipe A with a suction device (not shown), e.g. B. with a peristaltic pump or connected to a water jet pump with a collecting vessel.

Eine über die Zulaufkapillare K in den Meßraum gelangte und bereits untersuchte Flüssigkeit F wird durch die Absaugvorrichtung kontinuierlich abgesaugt. Es ist zweckmäßig, die Saugleistung so einzustellen, daß das Flüssigkeitsniveau stets auf konstanter Höhe gehalten wird. Ferner sollte die lichte Weite der Ablaufkapillare AK so bemessen sein, daß die durch die Zulaufkapillare K in den Meßraum einströmende Flüssigkeit F auch bei größtem Durchsatz sicher abgesaugt werden kann. Um eine Rückwirkung des Ablaufs auf den Zulauf zu verhindern, sollte die Ablaufkapillare AK um 5 bis 10 mm kürzer gehalten werden als die Zulaufkapillare K. Die Zulaufkapillare K ist wiederum mit einem (nicht gezeichneten) Flüssigkeitsreservoir und einer (nicht gezeichneten) Durchflußregeleinrichtung verbunden, wobei auch in diesem Fall der Durchfluß der Flüssigkeit F allein durch ihren hydrostatischen Druck hervorgerufen werden kann.A liquid F which has reached the measuring space via the inlet capillary K and has already been examined is passed through the suction device continuously sucked off. It is advisable to adjust the suction power so that the liquid level is always kept at a constant level. Furthermore, the clear width of the drain capillary AK should be so be dimensioned that the through the inlet capillary K in the Liquid F flowing into the measuring chamber can be safely sucked off even at the highest throughput. To a retroactive effect To prevent the drain from flowing to the inflow, the AK drain capillary should be kept 5 to 10 mm shorter than the inlet capillary K. The inlet capillary K is in turn with a (not shown) liquid reservoir and a (not shown) flow control device connected, also in this case the Flow of the liquid F can be caused solely by its hydrostatic pressure.

Wenn geringfügige Linienverbreiterungen zugelassen werden können, ist es zur Erzielung eines besseren Zeitverhaltens zweckmäßig, die Zulaufkapillare K in Figur 1 und die beiden Kapillaren K und AK in Figur 2 bis zum unteren Ende des Probenrohres P zu führen.If minor line broadening can be allowed, it is for better timing expediently, the inlet capillary K in Figure 1 and the two capillaries K and AK in Figure 2 to the lower end of the sample tube P to lead.

Die in Figur 1 und 2 gezeigten Durchflußeinrichtungen eignen sich besonders zum Nachweis der während Radikaloder fotochemischer Reaktionen induzierten Kernspinpolarisation. Die da.bei wesentlichen paramagnetischen Reaktionsßtufen (freie Radikale oder Triplett-Zustände), in welchen die Kernspinpolarisation induziert wird, können in der zu untersuchenden Flüssigkeit F außerhalb der eigentlichen Meßeinrichtung, aber noch in dem homogenen Magnetfeld deeThe flow devices shown in Figures 1 and 2 are particularly suitable for detecting during radical or photochemical reactions induced nuclear spin polarization. The paramagnetic reaction stages that are essential for this (free radicals or triplet states) in which the nuclear spin polarization is induced can be in the liquid F to be examined outside the actual Measuring device, but still in the homogeneous magnetic field dee

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Kernresonanzspektrometers oder aber auch außerhalb des Spectrometers in einem weiteren Magnetfeld durch Erwärmen oder Bestrahlen der Flüssigkeit P oder aber durch Mischung von zwei reagierenden Flüssigkeitskomponenten erzeugt werden. Dazu kann der Zulaufkapillare K eine (nicht gezeichnete) Zelle, z. B. eine Heizzelle, eine flache Bestrahlungszelle aus Quarzglas oder eine Mischzelle für Flüssigkeiten, vorgeschaltet werden. In der Bestrahlungszelle können Lösungen und Flüssigkeiten mit einer geeigneten Ultraviolett- oder Infrarot-Strahlungsquelle bestrahlt werden.Nuclear magnetic resonance spectrometer or outside of the Spectrometers in a further magnetic field by heating or irradiating the liquid P or by mixing two reacting liquid components be generated. For this purpose, the inlet capillary K can (not drawn) cell, e.g. B. a heating cell, a flat irradiation cell made of quartz glass or a mixed cell for liquids, can be connected upstream. Solutions and liquids can be used in the radiation cell a suitable ultraviolet or infrared radiation source.

Da eine induzierte Kernpolarisation nach den bisherigen Erfahrungen bis zu einer 1500-fachen Signalverstärkung führen kann, haben die beschriebenen Einrichtungen besondere Bedeutung für die Untersuchung der intensitätsschwachen Signale der Kerne ⁵C, ⁵N, ²⁹Si und ⁵P. Auch läßt sich aufgrund der Kernspinpolarisation eine beträcht-Since, according to previous experience, induced nuclear polarization can lead to a 1500-fold signal amplification, the devices described are of particular importance for the investigation of the low-intensity signals of the nuclei ⁵ C, ⁵ N, ²⁹ Si and ⁵ P. a considerable

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liehe Signalverstärkung der Kerne H und F erzielen.Achieve borrowed signal amplification of the cores H and F.

Bei der Messung von Flüssigkeiten mit induzierter Kernspinpolarisation ist darauf zu achten, daß die Verweilzeit der Flüssigkeit F in der Zulaufkapillare K und im Meßraum klein ist gegen die Spin-Gitter-Relaxationszeit der untersuchten Kernspins. Die Durchflußeinrichtung muß daher so bemessen sein, daß die Flüssigkeit F mit paramagnetischen Reaktionsstufen in einer Zeit, die diese Bedingung erfüllt, aus der Zelle in den Meßraum gebracht wird.When measuring liquids with induced nuclear spin polarization care must be taken that the residence time of the liquid F in the inlet capillary K and in the The measurement space is small compared to the spin-lattice relaxation time of the nuclear spins examined. The flow device must therefore be dimensioned so that the liquid F with paramagnetic reaction stages in a time that this Condition met, is brought from the cell into the measuring room.

Mit Hilfe der in Figur 3 gezeigten Durchfluß- und Mischeinrichtung läßt sich die Mischung von zwei reaktionsfähigen Flüssigkeiten F1 und F2 und die Erzeugung von paramagnetischen Reaktionsstufen im Magnetfeld des Kernresonanzspektrometers unmittelbar vor dem Meßraum erreichen. Danach sind zwei Zulaufkapillareη K1 und K2 und eineWith the aid of the flow and mixing device shown in FIG can be the mixture of two reactive liquids F1 and F2 and the production of paramagnetic reaction stages in the magnetic field of the nuclear magnetic resonance spectrometer reach immediately in front of the measuring room. Then there are two inlet capillaries K1 and K2 and one

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Ablaufkapillare AK in das rotierende Probenrohr P geführt. Alle Kapillaren K1, K2 und AK können, wie in Figur 3 gezeigt, konzentrisch, ineinander angeordnet sein; sie können aber auch parallel zueinander verlaufen. Die Zulaufkapillaren K1 und K2, die in einem Abstand von etwa 0,5 bis 1 cm oder aber unmittelbar vor der Querschnittszone der Hochfrequenzspule S enden, sind von ;je einer Flüssigkeit F1 und F2 durchströmt. Das Absaugen der im Probenrohr P gemischten und im Meßraum untersuchten Flüssigkeit erfolgt durch eine Absaugvorrichtung über die Ablaufkapillare AK, einen Unterdruckraum B und ein Ableitungsrohr A, wie bei Figur 2 beschrieben. Den Zulaufkapillaren K1 und K2 kann eine Heizzelle vorgeschaltet sein, die die Flüssigkeiten F1 und F2 auf die gewünschte Reaktionstemperatur bringt.The drain capillary AK is fed into the rotating sample tube P. All capillaries K1, K2 and AK can, as shown in FIG. 3, be arranged concentrically one inside the other be; but they can also run parallel to one another. The inlet capillaries K1 and K2, which are in one Distance of about 0.5 to 1 cm or end directly in front of the cross-sectional zone of the high-frequency coil S, are flowed through by a liquid F1 and F2 each. The liquid mixed in the sample tube P and examined in the measuring chamber is sucked off by a suction device via the outlet capillary AK, a vacuum space B and a discharge pipe A, as described for FIG. The inlet capillaries K1 and K2 can be one A heating cell must be connected upstream, which brings the liquids F1 and F2 to the desired reaction temperature.

Die in Figur 3 dargestellte Durchfluß- und Mischeinrichtung eignet sich auch zur qualitativen und quantitativen Analyse der Kernresonanzspektren der während der chemischen Reaktion von zwei Flüssigkeiten F1 und F2 kurzzeitig auftretenden, instabilen Zwischenprodukte. Das dabei zur Untersuchung der Reaktionskinetik angewendete Verfahren umfaßt folgende Schritte: Dosierte Mengen der beiden reaktionsfähigen Flüssigkeiten F1 und F2 werden zunächst auf die gewünschte Reaktionstemperatur gebracht. Danach strömen sie unter inniger Vermischung aus den Austrittsöffnungen der Zulaufkapillaren K1 und K2 in das Probenrohr P. Die einsetzende chemische Reaktion, beispielsweise eine Polymerisation, wird während des gesamten Zeitraums der Reaktionsdauer mit dem Kernresonanzspektrometer verfolgt. Nach beendeter Messung können die gemischten Flüssigkeiten oder die Folgeprodukte ihrer chemischen Reaktion über die Ablaufkapillare AK abgesaugt werden. Vor Beginn einer neuen Messung, z. B. bei einer anderen Temperatur, wird die Durchfluß- und Dosiereinrichtung durch Einleiten von Spülflüssigkeit in die ZuIaufkapillaren K1 und K2 gründlich gereinigt.The flow and mixing device shown in Figure 3 is also suitable for qualitative and quantitative Analysis of the nuclear magnetic resonance spectra of the short-term during the chemical reaction of two liquids F1 and F2 occurring, unstable intermediate products. The method used to study the reaction kinetics comprises the following steps: Dosed amounts of the two reactive liquids F1 and F2 are first brought to the desired reaction temperature. They then flow out of the outlet openings with intimate mixing of the inlet capillaries K1 and K2 into the sample tube P. The chemical reaction that starts, for example a polymerization, occurs during the entire period of the reaction time with the nuclear magnetic resonance spectrometer tracked. After the measurement has been completed, the mixed liquids or the by-products of their chemical Reaction can be sucked off via the AK drain capillary. Before starting a new measurement, e.g. B. at a different temperature, the flow and metering device by introducing rinsing liquid into the inlet capillaries K1 and K2 cleaned thoroughly.

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Der mit der Durchfluß- und Mischeinrichtung nach der Erfindung erzielte Vorteil besteht unter anderem darin, daß sich mit ihrer Hilfe echnell ablaufende reaktionskinetische Prozesse in einem hochauflösenden Kernresonanzspektrometer wahlweise bei kontinuierlichem Durchfluß oder nach einmaligem Einbringen der Probe durchführen und messen lassen.The advantage achieved with the flow and mixing device according to the invention is, inter alia, that With their help, fast reaction kinetic processes in a high-resolution nuclear magnetic resonance spectrometer Carry out and measure either with continuous flow or after introducing the sample once permit.

14 Patentanaprüche
3 Figuren14 patent claims
3 figures

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Claims

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Claims

Flow and mixing device for a high-resolution nuclear magnetic resonance spectrometer for continuous measurement and monitoring of the composition of solutions and liquids or for qualitative and quantitative analysis of reaction kinetic processes, characterized in that in a known rotating sample tube (P), which is at the lower end of a high-frequency coil (S) is surrounded, a is inserted from a through flowing liquid to be measured (F) Zulaufkapillare (K) and that means are provided for discharging the gemesse-% NEN liquid (F) from the sample tube (P).

2. Device according to claim 1, characterized in that for the discharge of the measured liquid (F) on A rotating centrifugal head (H) is attached to the upper end of the sample tube (P).

3. Device according to claim 2, characterized in that the centrifugal head (H) of one with a drain pipe (R) provided collecting vessel (G) is surrounded.

4. Device according to claim 1, characterized in that for discharging the measured liquid (F) a Drain capillary (AK), which is shorter than the inlet capillary (K) and via a drain pipe (A) with a suction device is connected, is inserted into the sample tube (P).

5. Device according to claim 4 »characterized in that that the inlet capillary (K) is guided within the outlet capillary (AK).

6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that two or more of liquids (F1 and F2)

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flowed through inlet capillaries (K1 and K2) into the sample tube (P) are performed.

7. Device according to claim 6, characterized in that the outlet capillary (AK) and inlet capillaries (K1 and K2) are arranged concentrically to one another.

8. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the inlet capillary (K) has a cell for generating paramagnetic reaction stages upstream and that this cell is within the homogeneous magnetic field of the Nuclear magnetic resonance spectrometer is arranged.

9. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the inlet capillary (K) has a cell for generating paramagnetic reaction stages upstream and that this cell outside of the nuclear magnetic resonance spectrometer is arranged in a further magnetic field.

10. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the cell is an irradiation cell.

11. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the cell is a mixing cell for liquids is.

12. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the cell is a heating cell.

13. Device according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that in the sample tube (P) a thermal sensor is arranged to determine the respective sample or reaction temperature.

14. Working method for the device according to claim 6 or 7 for investigating the reaction kinetics of chemical processes, characterized in that in one another

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following process steps metered amounts of reactive Liquids (F1 and F2) flow into the sample tube (P) that the mixture and reaction of the dosed liquids (F1 and F2) in a mixing and reaction space immediately before or in the by the high-frequency coil (S) enclosed sample tube area (measuring space) takes place and that after "ended Measurement of the mixed liquids (F1 and F2) or the by-product of their chemical reaction via the Drain capillary (AK) to be discharged.

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