DE2554950A1

DE2554950A1 - Graphitrohr fuer atomabsorptionsmessungen an fluessigen proben

Info

Publication number: DE2554950A1
Application number: DE19752554950
Authority: DE
Inventors: Rolf Ing Grad Tamm
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1975-12-06
Filing date: 1975-12-06
Publication date: 1977-06-08
Also published as: GB1517660A; US4111563A; DE2554950C2

Description

Patentanwälte ^ 255A950

DIPL.-PHYS. JÜRGEN WEISSE DIPL.-CHEM. DR. RUDOLF WOLGSST

D 562o Velbert 11 - Langenberg, Bökenbusch 41 Postfach 11 o3 86 Telefon (o2127) 4ol9 Telex 8516895

P atentanme!dung Bodenseewerk Perkin-Elmer & Co GmbH, 777 Überlingen/Bodensee Graphitrohr für Atomabsorptionsmessungen an flüssigen Proben

Die Erfindung betrifft ein Graphitrohr für die Messung der flammenlosen Atomabsorption, insbesondere von flüssigen Proben.

Zur Messung der Atomabsorption wird eine Probe in das Innere des Graphitrohrs eingebracht, bei relativ niedriger Temperatur getrocknet und verascht und anschließend bei hoher Temperatur atomisiert. Das Graphitrohr ist im Strahlengang des Spektrometers angeordnet, so daß die Lichtabsorption durch die im Inneren des Graphitrohrs vorhandenen Atome gemessen werden kann.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Messung der Atomabsorption mit flüssigen Proben dadurch Störungen auftreten, daß sich die Flüssigkeiten über große Teile der Innenwand des Graphitrohrs verbreiten. Dabei gelangen sie auch zu den Endteilen des Graphitrohres, an denen durch die relativ niedrigere Temperatur nur eine unvollständige Verdampfung stattfindet, so daß das Probenmaterial verschleppt wird und bei nachfolgenden Messungen anderer Proben stört. Durch die geringfügig poröse Struktur des Graphits kann die Probe so weit in die Wand des Graphitrohrs einsickern, daß ein unkontrollierbarer Anteil davon beim

709823/0570

Aufheizen durch die Wand nach außen durchtritt und für die Messung verloren geht. Dadurch ergibt sich eine nicht vernachlässigbare Verschlechterung der Meßempfindlichkeit.

Es ist bekannt (DT-OS 2 323 774) , diese Störungen dadurch zu vermeiden, daß das Graphitrohr mindestens über einen Teil seiner Innenwand mit quer zur Rohrachse verlaufenden Rillen versehen wird. Das Eindrehen der Rillen verursacht jedoch eine so starke Aufrauhung der Innenfläche, daß dadurch ein zusätzliches Einsickern des Probenmaterials verursacht wird, so daß die dadurch erzielbare Verbesserung nicht ganz den gewünschten Umfang erreicht.

Es ist weiterhin bekannt, Graphitrohre der vorgenannten Art nicht aus normalem Graphit, sondern aus sogenanntem pyrolytischem Graphit herzustellen. Dieser pyrolytische Graphit ist nicht mehr porös und daher gasdicht; in diesen pyrolytischen Graphit können auch Rillen der vorerwähnten Art eingedreht werden, ohne daß die Probe in diesen versickern kann. Durch die Verwendung solcher Graphitrohre werden daher die Störungen vermieden, die durch das Einsickern flüssiger Proben entstehen. Jedoch ist die Anwendung von pyrolytischem Graphit für diesen Zweck ungünstig, weil sich dadurch die Kosten für die Graphitrohre untragbar erhöhen.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Graphitrohre der vorerwähnten Art zu schaffen, die aus normalem Graphit bestehen und so ausgebildet sind, daß auch bei Messungen an flüssigen Proben die durch die ungehinderte Ausbreitung der Flüssigkeit über die Innenwand des Graphitrohres und durch das Versickern der Flüssigkeit in der Innenwand verursachten Störungen und Meßfehler vermindert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Inneren des Graphitrohres außerhalb des Strahlenbündels, das das Graphitrohr durchsetzt, ein sich über einen Teil der Länge

709823/0570

des Graphitrohres erstreckender Formkörper angeordnet ist. Der Formkörper kann aus Graphit bestehen und mit dem Graphitrohr aus einem Teil gebildet sein.

Die Anordnung eines solchen Formkörpers im Inneren des Graphitrohres bewirkt, daß das Ausbreiten und Einsickern von Flüssigkeit auf den Formkörper beschränkt bleibt. Selbst wenn die flüssige Probe den Formkörper durchdringt, führt dies hier nicht zum unkontrollierbaren Verlust eines Teils der Flüssigkeit, denn beim Verdampfungsvorgang bleibt der aus dem Formkörper austretende Teil der Flüssigkeit innerhalb des Graphitrohres.

Bei dem Graphitrohr nach der Erfindung kann der Formkörper rohrförmig ausgebildet und im Abstand von der Innenwand des Graphitrohres angeordnet sein und eine mit der Probeneingabeöffnung fluchtende Einlaßöffnungen, sowie zwei diametral gegenüberliegende Stege zur Verbindung mit der Innenwand des Graphitrohres besitzen. Es kann aber auch ein ringförmiger und mit axialen Bohrungen versehener Formkörper vorgesehen sein, durch den sich die Probeneingabeöffnung erstreckt.

Durch diese Ausbildung des Formkörpers wird der Inertgasstrom im Graphitrohr praktisch nicht behindert. Ein besonderer Vorteil dieser Einrichtung ergibt sich daraus, daß die Beheizung des Formkörpers im wesentlichen indirekt und nur in geringem Umfang direkt durch die Verbindung mit dem Graphitrohr selbst erfolgt. Dadurch ist seine Temperatur insbesondere beim Aufheizvorgang etwas geringer als die des umgebenden Graphitrohres, woraus sich eine für die Messung besonders günstige Konzentration der Atomwolke der Meßprobe im Bereich der Mitte des Graphitrohres ergibt.

Nach der Erfindung kann der Formkörper wenigstens an der der Probeneingabeöffnung zugekehrten Innenfläche mit einer gasundurchlässigen Verkleidung versehen sein, die aus pyrolytischem Graphit, einem Metall wie Wolfram oder Tantal oder auch aus einem keramischen Werkstoff bestehen kann. Diese Verkleidung

709823/0570

ist vorteilhafterweise durch Einschrumpfen mit dem Formkörper fest verbunden. Zusätzlich kann der Formkörper oder auch die gasundurchlässige Verkleidung noch mit Querrillen an seiner Innenwandung versehen sein. Es hat sich gezeigt, daß durch eine solche zusätzliche Auskleidung der Innenfläche des Formkörpers eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Meßempfindlichkeit und Meßfehler erreicht wird. Dabei ist der zur Befriedigung höchster Ansprüche zu leistende Aufwand verhältnismäßig gering.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Graphitrohr nach der Erfindung im Längsschnitt,

Fig. 2 das Graphitrohr im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 und

Fig. 3 eine andere Ausführung des Graphitrohrs im Schnitt analog zu Fig. 2.

Fig. 1 zeigt ein Graphitrohr 1o im Längsschnitt mit einem durch die Pfeile 18 angedeuteten Lichtbündel _t das das Graphitrohr Io zur Durchführung der Atomabsorptionsmessungen durchsetzt. Innerhalb des Graphitrohres 1o ist ein rohrförmiger Formkörper 12 angeordnet, und zwar im Bereich der Mitte in der Weise, daß seine Einlaßöffnung 16 mit der in der Wandung des Graphitrohres 1o angebrachten Probeneingäbeoffnung 14 fluchtet. Dieser Formkörper 12 erstreckt sich nur über einen Teil der Länge des Graphitrohres 1o. Im Inneren des Formkörpers 12 befindet sich ein Tropfen 28 einer flüssigen Probe. Aus der Querschnittdarstellung in Fig. 2 ergibt sich, daß der Formkörper 12 aus einem Teil mit dem Graphitrohr 1o gebildet ist und über zwei diametral gegenüberliegende Stege 2o, 22 mit der Innenwand des

709823/0570

255Α950

Graphitrohres 1ο verbunden ist. Es entsteht so ein Ringraum 3o zwischen dem Formkörper 12 und der Innenwand des Graphitrohres 1o der den Durchtritt von Inertgas durch das Graphitrohr nicht behindert.

Fig. 3 zeigt einen ringförmigen, ebenfalls aus einem Teil mit dem Graphitrohr 1o gebildeten Formkörper 25, durch den hindurch sich die Probeneingabeöffnung 14 des Graphitrohres 1o erstreckt. In dem Formkörper 25 sind axial verlaufende Bohrungen 24 vorgesehen, durch die das Inertgas, das das Innere des Graphitrohres 1o durchsetzt, ungehindert hindurchtreten kann. Der ringförmige Formkörper 25 ist nur durch die zwischen den axialen Bohrungen 24 bestehenden Stege mit der Wand des Graphitrohres 1o verbunden.

An seiner Innenwand ist der Formkörper 25 mit einer Verkleidung 26 aus einem gasundurchlässigen Material versehen, die ein Eindringen der flüssigen Probe in das Wandmaterial des Formkörpers 25 verhindert.

Außer den in den Abbildungen 1 bis 3 dargestellten Formkörpern 12 und 25 können auch wannenförmige oder sogar ebene Formkörper, gegebenenfalls mit gewellten Flächen, vorgesehen sein, die ebenfalls so angeordnet sind, daß sie keine Störungen in dem das Graphitrohr 1o durchsetzenden Lichtbündel 18 hervorrufen und auch den Inertgasstrom, der durch das Graphitrohr hindurchtritt, nicht behindern. In jedem Falle wird durch einen Formkörper dieser Art erreicht, daß sich die flüssige Probe nur über die Wandung des Formkörpers selbst ausbreiten kann, sowie, daß auch solche Anteile der Flüssigkeit, die durch den Formkörper hindurchdringen, von der Messung erfaßt werden.

In der Praxis hat sich weiter gezeigt, daß bei der Messung flüssiger Proben mit den bisher üblichen Graphitrohren starke Veränderungen in der Meßempfindlichkeit beim Wechsel der

709823/0570

25b4950 • ί ·

Graphitrohre auftreten, z.B. weil die Porosität des Graphits der einzelnen Graphitrohre recht unterschiedlich sein kann. Durch die Verwendung des Graphitrohres 1o mit einem Formkörper 12 oder 25 werden diese Unterschiede in der Meßempfindlichkeit beim Wechsel der Graphitrohre erheblich reduziert. Auch hier bringt die Verwendung einer gasundurchlässigen Verkleidung eine zusätzliche Verbesserung.

Zwischen dem Graphitrohr 1o und dem Formkörper 12 bzw. 25 besteht nur über die verbindenden Stege eine elektrisch und thermisch leitende Verbindung. Die Beheizung des Formkörpers bzw. 25 erfolgt daher im wesentlichen indirekt über das Graphitrohr 1o, so daß der Formkörper 12 bzw. 25 inbesondere beim Aufheizvorgang eine etwas niedrigere Temperatur als das Graphitrohr 1o besitzt, wodurch eine erwünschte Konzentration der zu messenden Probensubstanz in der Mitte des Graphitrohres 1o erreicht wird.

709823/0570

Claims

Patentansprüche

1. Graphitrohr für die Messung der flammenlosen Atomabsorption, insbesondere von flüssigen Proben, mit einer Probeneingabeöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Graphitrohres (1o) außerhalb des Strahlenbündels (18) , das das Graphitrohr (1o) durchsetzt, ein sich über einen Teil der Länge des Graphitrohres (1o) erstreckender Formkörper (12, 25) angeordnet ist.

2. Graphitrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (12, 25) aus Graphit besteht und mit dem Graphitrohr (1o) aus einem Teil gebildet ist.

3. Graphitrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (12) im Abstand von der Innenwand des Graphitrohres (1o) angeordnet und durch Stege (2o, 22) damit verbunden ist.

4. Graphitrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (12) rohrförmig ist, eine mit der Probeneingabeöffnung (14) fluchtende Einlaßöffnung (16) und zwei diametral gegenüberliegende Stege (2o, 22) besitzt.

5. Graphitrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (25) ringförmig ist, daß die Probeneingabeöffnung (14) sich durch den Formkörper (25) hindurcherstreckt und daß der ringförmige Formkörper (25) axiale Bohrungen (24) aufweist.

6. Graphitrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (12, 25) wenigstens an der der Probeneingabeöffnung (14) zugekehrten Innenfläche mit Querrillen versehen ist.

709823/0570

~^r~ 25b4950

7. Graphitrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (12_r 25) wenigstens as der der Probeneingabeöffnung (14) zugekehrten Innenfläche mit einer gasundurchlässigen Verkleidung (26) versehen ist.

8. Graphitrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Verkleidung (26) aus pyrolytischem Graphit besteht.

9. Graphitrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Verkleidung (26) aus Metall besteht.

10. Graphitrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Verkleidung (26) aus Wolfram besteht.

11. Graphitrohr nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Verkleidung (26) aus Tantal besteht.

12. Graphitrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Verkleidung (26) aus einem keramischen Werkstoff besteht.

13. Graphitrohr nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Verkleidung (26) durch Einschrumpfen mit dem Einsatzteil (12) fest verbunden ist.

709823/0570