DE2745211A1

DE2745211A1 - Verfahren und vorrichtung zum entwaessern und veraschen von materialproben

Info

Publication number: DE2745211A1
Application number: DE19772745211
Authority: DE
Inventors: Naotake Morikawa; Yumiko Nishiyama; Tomo Saito; Kazuo Watanabe
Original assignee: Sagami Chemical Research Institute
Current assignee: Sagami Chemical Research Institute
Priority date: 1976-10-07
Filing date: 1977-10-07
Publication date: 1978-04-13
Also published as: FR2393252B1; FR2393252A1; US4223448A; DE2745211C2; CA1104658A; NL7710925A; CH627544A5; GB1532372A; IT1090312B; NL187930B; NL187930C

Description

PATENTANWÄLTE 8O₀₀ München 40 DR. PETER BARZ (cmpl-chemj SleQfrledetreee a ECKART POHLMANN (cmpl-phv8j Telefon 089/381030 DR. HORST SCHMIDT cdipu^ngj * Telex 5 215 310 pata d

C 63 Ba/ht.

Sagami Chemical Research Center, Tokyo / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Entwässern und Veraschen von Materialproben

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entwässern von Materialproben unter Anwendung von Mikrowellen sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Veraschen der entwässerten Proben.

Bisher erfolgte die Trocknung von Proben weitgehend nach dem Heissluftverfahren, das für eine relativ schnelle Trocknung von Proben anderen Trocknungsverfahren, wie der Infrarotbestrahlung, überlegen ist.

Bei der bekannten Heisslufttrocknung wirkt auf die Oberfläche der zu trocknenden oder zu entwässernden Probe thermische Energie ein. Die Trocknungszeit hängt daher von der Probenoberfläche ab, so dass für Proben mit relativ kleiner Oberfläche und niedriger

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ngs2eit

thermischer Leitfähigkeit eine relativ lange Trocknungs: erforderlich ist. Lässt man zur Verkürzung der Trocknungszeit auf die Probenoberfläche eine erhöhte Energiemenge einwirken, so entwickelt die Probe grössere Mengen an Zersetzungsgasen, insbesondere wenn sie aus einem organischen Material besteht. Dies verursacht eine Geruchsentwicklung und kann zur Zerstörung der Probe führen.

In der Forschung werden verschiedene Versuchstiere für die verschiedensten Zwecke eingesetzt. Im allgemeinen werden die Tiere nach dem Einsatz verbrannt oder begraben. Dies ist jedoch nicht durchführbar, wenn die Versuchstiere in radioaktiven Experimenten eingesetzt wurden. Bekanntlich liegt die Hauptschwierigkeit bei der Beseitigung von radioaktiven Tierabfällen in der Konservierung. Da Tierabfälle zersetzlich sind, muss ihre Zersetzung verhindert werden, bis sie an den Beseitigungsort überführt sind. Für diesen Zweck werden Tierabfälle üblicherweise mit Konservierungsmitteln,wie Formalin, konserviert. Diese Verfahrensweise hat jedoch den Nachteil, dass die Beseitigung oder Verbrennung erscuwert wird. Die genannten Schwierigkeiten würden vermieden werden, wenn man Tierabfälle ohne Konservierungsmittel, die ihre Verarbeitung erschweren, konservieren könnte.

Hierbei könnte an eine Trocknung der Tierabfälle gedacht werden. Wie bereits beschrieben, ist jedoch die Heisslufttrocknung im Hinblick auf die Dauer und die Entwicklung von Zersetzungsgasen nachteilig. Zum Entwässern von Proben wurde auch bereits auch die Gefriertrocknung angewandt. Dieses Verfahren ist jedoch aufwendig, kostspielig und mit Schwierigkeiten verbunden. In verschiedenen Anwendungsbereichen, einschliesslich dem vorstehend geschilderten Bereich, besteht daher Bedarf für ein wirksames Trocknungsverfahren.

Organische Materialproben, die gegebenenfalls anorganische Substanzen enthalten, werden oft chemisch und/oder physikalisch analysiert. Zu diesem Zweck werden organische Materialien seit

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langem zunächst verascht, worauf man die anorganischen Materlallen analysiert. Bekannt sind hierfür z.B. ein einfaches Verfahren, bei dem die Probe In einem Verbrennungsschiffchen auf hohe Temperatur erhitzt wird, ein Sauerstoffbomben-Verfahren unter Verwendung eines druckfesten Behälters, ein Sauerstoffflaschen-Verbrennungsverfahren und die Nassoxidation. In jedem dieser Verfahren werden die organischen Materialien oxidativ zersetzt, wobei die enthaltenen anorganischen Materialien leicht handhabbar werden. Diese Verfahren haben jedoch gemeinsam den Nachteil, dass aufgrund der angewandten hohen Temperatur flüchtige anorganische Substanzen, wie Hg, As und Pb, verlorengehen.

Ein relativ neu entwickeltes Veraschungsverfahren ist die Niedertempera turveraschung unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas, wobei man ein Sauerstoffgas bei niedrigem Druck mit einer Hochfrequenzstrahlung anregt und das atomaren Sauerstoff enthaltende Plasmagas in Berührung mit einer organischen Probe bringt, so dass die organischen Materialien oxidiert werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass eine Verflüchtigung kleinster Mengen von metallischen Elementen verhindert wird und eine qualitative Analyse unter Ausschluss von Verunreinigungen aus Reagenzien möglich ist. Die Niedertemperatur-Plasmaveraschung findet daher z.B. breite Anwendung als Vorbehandlungsmethode für die Atomabsorptionsspektroskopie, die kolorimetrische Analyse und die elektrochemische Analyse von Nahrungsmitteln, pflanzlichen Proben, lebenden Proben, makromolekularen Proben und Arzneistoffen.

Die Veraschungsgeschwindigkeit ist bei der Niedertemperaturveraschung niedriger als in anderen Verfahren und falls die Probe nicht vorher ausreichend getrocknet wird, liegt die Veraschungsgeschwindigkeit noch niedriger. Beispielsweise erfordert die Veraschung von 2 bis 3g trockenen Kälbereingeweiden bei einer Frequenz von 13,56 MHz, einer Hochfrequenzleistung von 50 Watt und einer Sauerstoff-Strömungsgeschwindigkeit von 10 ml/min 30 bis 70 Stunden. Falls die Probe nicht getrocknet wird, ist die doppelte

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Zeit erforderlich; vgl. Tsuji et al, "Analyzing Equipment", Bd. 10, S. 723 (1972). Für eine wirksame Veraschung ist es daher erforderlich, dass die Probe vorher genügend entwässert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, in denen insbesondere organische Materialien leicht und schnell praktisch vollständig sterilisiert und entwässert werden können. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, in denen die genannten Proben, z.B. lebensfähige Proben, unter Anwendung einer Mikrowellenstrahlung schnell entwässert und anschliessend unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas bei niederen Temperaturen verascht werden. Schliesslich ist es Aufgabe der Erfindung, eine Sicherheitsvorrichtung für die Entwässerungs- und Veraschungsvorrichtung bereitzustellen.

Im Verfahren der Erfindung verwendet man ein in einem Magnetron erzeugtes elektromagnetisches Mikrowellenfeld, um die in der Probe enthaltenen Wassermoleküle relativ selektiv anzuregen. Die Probe wird hierzu in ein elektromagnetisches Mikrowellenfeld eingebracht, das in einem beschränkten räumlichen Bereich erzeugt wird, so dass vorzugsweise das darin enthaltene Wasser angeregt und aus der Probe entfernt wird. Der Wassergehalt der Probe, der verdampft sein kann, wird durch einen kontinuierlichen Luftstrom aus dem Bereich herausgeführt und kontinuierlich aufgefangen. Die kontinuierliche Luftzufuhr kann auch weggelassen werden. Nach beendeter Entwässserung unterbricht man die Luftzufuhr und leitet statt dessen Sauerstoff in den Bereich, um die entwässerte Probe zu veraschen.

In der Zeichnung ist die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Mikrowellen-Entwässerungssystems;

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Fig. 2 eine Abwandlung eines Teils des Systems von Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltschema für die Steuerung des Betriebs eines Mikrowellengenerators in dem Entwässerungssystems von Fig. 1, wenn die Entwässerung vollständig ist;

Fig. 4 Beispiele für den Entwässerungsdetektor in Fig. 1; bis 9

Fig. 10 weitere Beispiele für Regelschaltungen des Mikro^s wellengenerators;

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Mikrowellen-Entwässerungssystems, bei dem die Veraschung der Probe nach dem Entwässern automatisch durchgeführt werden kann;

Fig. 14 ein Beispiel einer Regelschaltung für die Ausführungsform von Fig. 13 und

Fig. 15 ein Beispiel eines Probenbehälters, der sich insbesondere für die Ausführungsform von Fig. 13 eignet.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsforro einer erfindungsgemässen Entwässerungsvorrichtung im Teilquerschnitt schematisch dargestellt. Die Vorrichtung weist einen Entwässerungsbereich A und einen Sicherheitsbereich B auf, die durch die unterbrochene Linie voneinander getrennt sind. Der Sicherheitsbereich B ist für den Fall vorgesehen, dass die zu behandelnde Probe radioaktive Materialien enthält.

Der Entwässerungsbereich A weist einen Mikrowellengenerator 20, eine Probenaufnahmekammer 30, die das durch den Mikrowellengenerator erzeugte elektromagnetische Mikrowellenfeld definiert, einen

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Strömungsregler 14 für die Luftzufuhr in die Kammer 30, einen Auslass 18 zum kontinuierlichen Ableiten der Luft aus der Kammer 301 einen Kühler 22 zum Abkühlen des aus dem Auslass 18 abgeleiteten Gases, einen Flüssigkeitssammelbehälter 24 zum Auffangen der beim Abkühlen des Gases in dem Kühler 22 erhaltei en Flüssigkeit und einen Detektor 50 zur Bestimmung des sog. "Leerlaufzustandes" nach dem Entwässern der Probe in der Kammer 30 auf. Der Detektor 50 kann auch als Monitor im Entwässerungsverfahren verwendet werden.

Der Sicherheitsbereich B ist bei der gewöhnlichen Entwässerung nicht immer notwendig. Er wird in Fällen verwendet, in denen die zu entwässernde Probe radioaktive organische Materialien enthält, so dass das Entweichen selbst geringer Mengen niedermolekularer radioaktiver Gase, die in dem Flüssigkeitssammelbehälter 24 vorhanden sein können, aus dem System verhindert wird. Der Sicherheitsbereich B weist eine Heizeinrichtung 26, z.B. einen Elektroofen, zur Oxidation der organischen Substanzen in dem Gas aus dem Behälter 24 zu Wasser und Kohlendioxid, eine mit der Heizeinrichtung 26 verbundene Absorptionseinrichtung 28, die eine feuchtigkeitsabsorbierende Substanz 29, z.B. Natronkalk oder Silicagel, und ein Absorptionsmittel 41, z.B. Aktivkohle, enthält, eine Kühlfalle 43 zum Auffangen von Tritiumwasser, einen Kohlendioxidabsorber 44 zum Absorbieren von CO₂ und eine Saugpumpe 45 zum Abziehen vcn Gas aus dem Behälter 24 auf. Die Kühlfalle 43 und der Kohlendioxidabsorber 44 können in beliebiger bekannter Weise ausgestaltet sein. Bevorzugt sind jedoch Kühlfallen und Kohlendioxidabsorber, wie sie in der JA-OS 119 285/76 beschrieben sind. Die Heizeinrichtung 26, die Kühlfalle 43 und der Kohlendioxidabsorber 44 können gegebenenfalls auch weggelassen werden.

Das Verfahren der Erfindung wird im folgenden anhand der Entwässerung von radioaktiven Tierabfällen in der Vorrichtung von Fig. 1 näher erläutert.

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Der Tierabfall 40 wird zunächst in ein dampfdurchlässiges Material 42, z.B. Papier oder Tuch, eingewickelt und dann in die Probenaufnahmekammer 30 von Fig. 1 eingebracht. Man kann aber auch den Tierabfall in einen Behälter 30* einführen, der aus einem für Mikrowellen durchlässigen Material, wie Kunststoff oder feuerfestem Glas, besteht und (wie in Fig. 2 gezeigt) einen Lufteinlass 16* und einen Auslass 18* aufweist. Die eingewickelte Probe oder der Behälter 30* werden dann in die Kammer 30 eingebracht. Gegebenenfalls kann man.den Tierabfall auch direkt in die Kammer 30 einbringen.

In jedem Fall wird der Druck der Kammer 30 durch ein geeignetes Vakuumsystem auf 20 bis 100 Torr eingestellt. In dieser Ausführungsform erzeugt man den Kammer- Unterdruck mit einer Vakuumpumpe 45, die ein Nadelventil aufweisen kann.

Über die Leitung 12 wird der Kammer 30 bzw. dem Behälter 30' Luft aus einer geeigneten Quelle zugeführt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch einen in dem Luftweg angeordneten Regler 14 gesteuert wird. Diese Regelung ist erforderlich, um ein Abziehen des aus dem Tierabfall in der Kammer 30 bzw. dem Behälter 30' entnommenen Wassers über den Auslass 18 zu ermöglichen.

Unter diesen Bedingungen wird der Tierabfall 40 einem in einem Mikrowellengenerator 20, z.B. einem Magnetron, erzeugten elektromagnetischen Mikrowellenfeld ausgesetzt, wobei die im Tierabfall 40 enthaltenen Wassermoleküle selektiv unter Dampfbildung angeregt werden. Dieser Dampf wird mit Hilfe der zugeführten Luft schnell in den Kühler 22 eingeleitet, wo er kondensiert und in dem Flüssigkeitssammelgefäss 24 aufgefangen wird. Die schnelle Ableitung des Dampfes aus der Kammer 30 ist eine wichtige Voraussetzung für eine wirksame Entwässerung des Tierabfalles. Diesem Zweck dient die vorstehend beschriebene Regelung der Strömungsgeschwindigkeit.

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Manchmal kann auch ein Teil der im Tierabfall enthaltenen niedermolekularen Verbindungen, z.B. Fette, bei der Dampfdestillation in den Kühler 22 strömen. Sie werden dann ebenfalls in dem Sammelgefäss 24 aufgefangen.

Ein Problem bei der Entwässerung von Tierabfällen ist die Geruchsbelästigung. Ferner sind für den Fall, dass die Tierabfälle radioaktive Materialien enthalten, wirksame Gegenmassnahmeη zu treffen, damit diese nicht aus dem System austreten.

Zu diesem Zweck wird im Verfahren der Erfindung das gegebenenfalls im Sammelgefäss 24 vorhandene Gas über eine Leitung 25 in eine Heizeinrichtung 26 abgezogen, die einen Oxidationskatalysator, wie Kupferoxid, enthält, um das Gas vollständig zu oxidieren. Das bei der Oxidation entstehende Wasser, Kohlendioxid etc. werden durch den Absorber 28 absorbiert und entfernt.

Selbst wenn der Tierabfall radioaktive Materialien, insbesondere

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H und C enthält, werden diese bei Verwendung des Absorbers

28 praktisch vollständig im System zurückbehalten. Als weitere Sicherheitsmassnähme kann ein Radioaktivitätsmonitor mit einer Kühlfalle 43, die mit dem Absorber 28 verbunden ist, und einem Kohlendioxidabsorber 44 vorgesehen werden. Durch Verwendung dieses Radioaktivitätsmonitors kann ein Austritt von Tritium-

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wasser und CO₂ verhindert werden.

Durch die Einwirkung der Mikrowellenenergie werden die Wassermoleküle in der Probe selektiv angeregt und in Form von Dampf aus der Probe abgezogen. Hierbei beträgt die Maximaltemperatur der Probe etwa 100⁰C, so dass das organische Material praktisch nicht zersetzt wird.

Wie bereits beschrieben, werden in dem Sammelgefäss 24 manchmal auch relativ niedermolekulare organische Materialien, z.B. Lösungsmittel in Wasser, aufgefangen und die organischen Materialien können gegebenenfalls auch radioaktive Materialien enthalten. In diesem Fall extrahiert man die Lösungsmittel aus

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dem aufgefangenen Wasser mit Äther oder Hexan, so dass ausschliesslich die organischen Materlallen entfernt und direkt verworfen werden. Die Lösungsmittel können auch mit Aktivkohle absorbiert werden, wobei sie zusammen mit der Aktivkohle als verbrennbarer Abfall behandelt werden können. Ferner kann das Absorptionsmittel In dem Absorber 28 auch als Festabfall behandelt werden.

Bei der Mikrowellenbestrahlung einer Probe, die kein Wasser enthält oder vollständig entwässert worden 1st, absorbiert die Probe praktisch keine Mikrowellenenergie. Dies hat zur Folge, dass die Mikrowellenenergie in der Kammer ansteigt, wodurch es zu elektrischen Entladungen kommen kann. Dieses Problem wird im Rahmen der Erfindung dadurch vermieden, dass man eine für Mikrowellen durchlässige Rohrleitung verwendet, in der Wasser strömt. Für diesen Zweck ist in der Vorrichtung von Fig. 1 das U-Rohr 50 vorgesehen, dem das im Kühler 22 verwendete Kühlwasser direkt zugeführt wird. Bei dieser Anordnung steigt die Wassertemperatur im Rohr 50 bei beendeter Entwässerung der Probe abrupt an. Der Entwässerungsprozess kann daher anhand der Erhöhung der Wassertemperatur überwacht werden.

Im Falle der Verwendung der Vorrichtung zur Entwässerung von radioaktiven Abfallproben wird ein Austritt von Radioaktivität aus dem System praktisch verhindert. Man kann jedoch die Möglichkeit eines Austritts von radioaktiven Materialien aus dem System vollständig ausschliessen, indem man die Vorrichtung unter vermindertem Druck hält. Die Vorrichtung befindet sich in einem vollständig verschlossenen Gehäuse 10, das lediglich einen Lufteinlass 16, einen Gasauslass 46 sowie ein Waeserzufunrund -ableitsystem aufweist. Das Gehäuse wird unter vermindertem Druck gehalten, indem man den Luftauslass 52 mit einer geeigneten Pumpe verbindet.

Das Entweichen radioaktiver Materialien kann noch wirksamer vermieden «erden, wenn man die Abfallprobe 40 (wie in Fig. 2 gezeigt) vorher in den Behälter 30' einbringt. Der Behälter 30* sollte

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für elektromagnetische Wellen durchlässig sein und der Dampftemperatur standhalten. Vorzugsweise presst man den Behälter zusammen mit der entwässerten Abfallprobe, um die Konservierung zu erleichtern. Aus diesem Grund und im Hinblick auf die schliessliche Beseitigung (z.B. Verbrennung durch autorisierte Stellen) besteht der Behälter vorzugsweise aus Kunststoffen, z.B. Polyolefinen, die beim Verbrennen keinen schädlichen Gase entwickeln.

Beispiel 1

180g Tiergewebe (Schwein) wird unter Verwendung einer Mikrowellen-Heizeinrichtung mit einer Frequenz von 2500 MHz und einer Ausgangsleistung von 450W entwässert. In 15 Minuten erfolgt eine Entwässerung auf 110g, was einer vollständigen Entwässerung des Tiergewebes entspricht. Das entwässerte Tiergewebe wird einen Monat in einem Vinylbeutel aufbewahrt. Hierbei ist keine Zersetzung des Tiergewebes zu beobachten, d.h. das Gewebe ist stabil. Während der Entwässerung kommt es zu keiner Geruchsentwicklung und auch ein Austritt von radioaktiven Materialien ist nicht zu beobachten.

Beispiel 2

150g Fisch werden unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 15 Minuten behandelt, wobei eine vollständige Entwässerung auf 110g erfolgt. Der entwässerte Fisch wird einen Monat in einem Vinylbeutel aufbewahrt. Hierbei ist keine Zersetzung zu beobachten; d.h. der behandelte Fisch ist stabil. Auch hier werden keine Geruchsbelästigung und kein Austritt von radioaktiven Materialien beobachtet.

In den vorstehenden Ausführungsformen macht sich das Ende der Entwässerung durch eine plötzliche Temperaturzunahme des im Rohr 50 strömenden Wassers bemerkbar, worauf man den Mikrowellengenerator manuell abschalten kann. Es hat sich jedoch

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gezeigt, dass selbst bei einer sehr kurzen Verzögerung des Abschaltens des Mikrowellengenerators nach vollständiger Entwässerung In der Materialprobe enthaltene polare Substanzen, wie Fett, die Mikrowellenenergie kontinuierlich absorbieren und eine abrupte Temperaturerhöhung bewirken. Da die Materialprobe gewöhnlich In einer Kunststoffolle oder einem Kunststoffbehälter für die anschliessende Handhabung der entwässerten Probe eingeschlossen ist, können die Folie oder der Behälter beschädigt werden, wodurch ihre Handhabung zumindest erschwert wird. Unter diesem Blickwinkel sollte das Abschalten des Mikrowellengenerators nicht manuell, sondern automatisch unmittelbar nach vollständiger Entwässerung der Probe erfolgen.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines automatischen Reglers zur Steuerung des Betriebs der Mikrowellen-Energiequelle,nachdem die Vollständigkeit der Entwässerung festgestellt ist.

Fig. 3 zeigt einen Detektor 100, der unter Verwendung des Wasserrohres 50 von Fig. 1 oder als andere Detektorart ausgebildet ist, die z.B. im Dampfleitungsbereich von der Ausgangsöffnung 18 bis zum Kühler 22 angeordnet ist und sich zur Anzeige der vollständigen Entwässerung eignet. Der unter Verwendung des Hasserrohres 50 arbeitende Detektor 100 zeigt eine abrupte Temperaturzunahme im Behälter 30 an, während ein im Dampfleitungsbereich arbeitender Detektor, z.B. eine abrupte Abnahme des Dampfdruckes anzeigt.

Der z.B. mit dem Wasserrohr 50 und Temperaturfühlern verbundene Detektor 100 liefert ein Ausgangssignal, das die vollständige Entwässerung anzeigt und einem Steuerkreis 102 zugeführt wird. Beim Empfang des Detektor-Ausgangssignales liefert der Steuerkreis 102 ein Steuersignal, das dem Anzeigegerät 104 und einer automatischen Abschaltvorrichtung 106 zugeführt wird. Der

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Schaltungsaufbau des Steuerkreises 102 kann beliebig gewählt werden. Beispielsweise kann man einen bistabilen Multivibrator 110, der durch das Ausgangssignal des Detektors gesetzt wird, und einen Schalter T₁ vorsehen, der sich auf ein Ausgangssignal des Multivibrators 110 (wie in Fig. 3 gezeigt) einschaltet.

Das Anzeigegerät 104 ist z.B. eine geeignete Alarmvorrichtung 112 und/oder ein Sichtgerät 114 (wie in Fig. 3 gezeigt). Die automatische Abschaltvorrichtung 106 kann z.B. einen Schalter T-, der sich auf ein Ausgangssignal des Steuerkreises 102 einschaltet, und einen normalerweise geschlossenen Schalter S aufweisen, der sich beim Einschalten des Schalters T~ öffnet; vgl. Fig. 3.

Es können beliebige Detektoren verwendet werden, die eine Änderung des Entwässerungsstadiums aufspüren und bei vollständiger Entwässerung ein Ausgangssignal liefern können.

Fig. 4 zeigt einen Detektor 100 unter Verwendung des Wasserrohres 50. Am Ein- und Auslass des U-förmigen Wasserrohres 50 ist ein Paar Temperaturfühler 116 und 116' angeordnet. Bekanntlich ist die Temperatur des dem Wasserrohr 50 zugeführten Wassers nicht immer konstant. In der Anordnung von Fig. 4 werden daher die Ausgangssignale der Temperaturfühler 116 und 116* einer Gegen- oder Vergleichsschaltung 180 zugeführt, um die Differenz zwischen den Ausgangssignalen zu bestimmen. Die Differenz wird in einem Komparator 120 mit einem vorgegebenen Bezugswert verglichen. Fall sie Differenz den Bezugswert überschreitet, liefert der Komparator 120 ein Ausgangssignal, das der Steuereinrichtung 102 zugeführt wird. Auf diese Weise werden Temperaturschwankungen des dem Wasserrohr zugeleiteten Wassers kompensiert. In Fig. 3 wird der bistabile Multivibrator 110 so gesetzt, dass er auf ein Ausgangssignal des Komparators 120 ein hohes Signal liefert, das dem Schalter T₁ und der automatischen Abschaltvorrichtung T₂ zugeführt wird, wobei die letzten beiden Einrichtungen eingeschaltet werden und dabei das Anzeigegerät 104 in Betrieb setzen und den Schalter S öffnen. Der Betrieb des

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Mikrowellengenerators 20 wird somit abgebrochen. Während der bistabile Multivibrator im Setzzustand ist, ist der Mikrowellengenerator im Ruhezustand. Der Flip-Flop kann daher entweder manuell oder automatisch mit einer geeigneten Einrichtung rückgesetzt werden, um den Mikrowellengenerator für einen anschliessenden Entwässerungsprozess wieder in Gang zu setzen.

Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel eines Detektors zum Nachweis der vollständigen Entwässerung, bei dem ein Teil der Seitenwand 54 des Behälters 30 transparent ist und bei dem ein lichtemittierendes Element 122 in dem Behälter so angeordnet ist, dass es auf das transparente Fenster und ein lichtempfindliches Element 126, z.B. eine Fotodiode, gerichtet ist, die ausserhalb des Behälters in geeigneter Stellung zum lichtemittierenden Element angeordnet ist.Das lichtemittierende Element 122 ist in diesem Beispiel befähigt, die emittierte Lichtmenge je nach der elektromagnetischen Feldstärke in der Kammer 30 zu ändern. Die elektromagnetische Energie kann durch eine Ringantenne 124 aufgenommen werden, die mit dem lichtemittierenden Element 122 verbunden ist. Das Ausgangssignal der Fotodiode 126 wird einem Komparator 128 zugeführt, der es mit einem geeigneten Bezugswert vergleicht. Falls das Ausgangssignal der Fotodiode 126 den Bezugswert überschreitet, liefert der Komparator ein Ausgangssignal, das dem Steuerkreis 102 zugeführt.

Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen weitere Beispiele für Detektoren 100, die Änderungen der aus der Auslassöffnung 18 des Behälters 30 ausströmenden Dampfmenge registrieren. In Fig. 6 ist in der Dampfleitung ein Schwebekörper 130 angeordnet, während an beiden Seiten der Leitung eine Anzahl von Lichtquellen 132 und eine entsprechende Anzahl von lichtempfindlichen Elementen 134 angeordnet ist, so dass das von den Lichtquellen 132 emittierte und durch die Leitung tretende Licht von den lichtempfindlichen Elementen 134 aufgefangen wird.

Mit fortschreitender Entwässerung und abnehmender Waseerdampfmenge bewegt sich der Schwebekörper 130 nach unten. Er kann daher,

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je nach seiner Ausgangsstellung, den Lichtweg versperren oder öffnen und dadurch ein entsprechendes Ausgangssignal der lichtempfindlichen Elemente hervorrufen.

In Fig. 7 wird ein Schwebekörper 130' aus einem magnetischen Material in der Dampfleitung von Fig. 6 verwendet und die Stellung des Schwebekörpers 130' wird mit Hilfe einer magnetischen Vorrichtung überprüft. Falls der Schwebekörper 130' z.B. ein Magnet ist, kann man einen ausserhalb des Leitungsrohres angeordneten magnetischen Relaisschalter RS verwenden.

In Fig. 8 ist ein Paar Hochfrequenzelektroden 140 auf beiden Seiten der Dampfleitung angeordnet. Ändert sich die durch das Leitungsrohr strömende Dampfmenge, so bewirkt dies eine Änderung der Kapazität zwischen den Elektroden.

In Fig. 9 ist in der Dampfleitung ein elektrischer Widerstand 140' angeordnet. In diesem Fall ergibt eine Änderung der Dampfmenge eine Temperaturänderung und damit eine Änderung des Widerstandes.

Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild, das bei dem Detektor von Fig. 5 angewandt werden kann. Das Ausgangssignal des Detektors 100, z.B. eines lichtempfindlichen Elementes 150 (wie CdS) wird mit einer Schmitt-Trigger-Schaltung 155 in Wellenform gebracht und einem Relaisstromkreis 160 zugeführt, der einen Haltestromkreis aufweist. Das Ausgangssignal des Relaisstromkreises 160 setzt die Anzeige-Alannvorrichtung 104 in Gang. Das Ausgangssignal des Relaisstromkreises wird auch dem Leistungsrelais 106 zugeführt, um den Betrieb des Mikrowellengenerators 20 zu steuern. Ein Rückstellsignal kann dem Relaisstromkreis 160 entweder manuell oder automatisch mit einer geeigneten Vorrichtung aufgegeben werden.

Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild, das bei dem Detektor von Fig. 8 angewandt werden kann. Der Detektor 100 in Fig. 8 besteht aus einem Paar von Hochfrequenzelektroden, die mit einem mono-

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stabilen Multivibrator 172 verbunden sind. Das von den Hochfrequenzelektroden aufgenommene Signal wird vom Multivibrator 172 Kapazität-Spannungs-umgewandelt. Der monostabile Multivibrator wird durch ein Ausgangssignal eines Oszillators 170 gesteuert, der eine ausreichend hohe Frequenz liefert. Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 172 wird durch den Verstärker 174 verstärkt und dann in einem Komparator 176 mit einer geeigneten Vergleichsspannung verglichen. Falls die verstärkte Hochfrequenz die Vergleichsspannung übersteigt, liefert der Komparator ein Ausgangssignal, das einer Gegen- oder Vergleichsschaltung 178 zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung wird einem Silicium-gesteuerten Gleichrichter 180 zugeführt, dessen Ausgangssignal dazu verwendet wird, den Relaisstromkreis 106 zu betätigen und dadurch den Betrieb des Mikrowellengenerators 20 zu unterbrechen.

Das Rückstellen dieses Stromkreises kann dadurch erfolgen, dass man dem Gleichrichter 180 manuell oder automatisch mit einer geeigneten Vorrichtung ein Rückstellsignal zuführt.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel einer Schaltung, die bei dem Detektor von Fig. 9 angewandt werden kann. Der Widerstand 140' wird vorher auf eine konstante Temperatur erhitzt, indem man ihm von einer stabilisierten Spannungsquelle 180 einen konstanten Strom zuführt und ihn je nach der Temperatur des durch die Leitung strömenden Hasserdampfes zusätzlich erwärmt. Eine Temperaturänderung des Wasserdampfes verursacht eine Widerstandsänderung des Widerstandes 140*. Diese Widerstandsänderung wird z.B. mit einer Brückenschaltung in eine Spannungsänderung umgewandelt, die mit einem Spannungskomparator 176 verglichen wird. Das Ausgangssignal des Komparators 176 wird dazu verwendet, den Relaisstromkreis 106 zu betätigen und dadurch den Betrieb des Mikrowellengenerators 20 abzubrechen.

Da es erfindungsgemäss gelingt, den Betrieb des Mikrowellengenerators 20 unmittelbar nach vollständiger Entwässerung der Probe abzubrechen, wird eine Absorption von Mikrowellenenergie

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durch andere, neben Wasser in der Probe enthaltene polare Substanzen wirksam verhindert. Dies ist vor allen dann von Vorteil, wenn die Probe radioaktive Substanzen enthält.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens, bei der die Probe automatisch entwässert und anschliessend verascht werden kann. In Fig. 13 sind gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Neu vorgesehen sind ein elektromagnetischer Dreiwegehahn 136 für die selektive Zufuhr von Luft und Sauerstoff in den Behälter 30', ein Nadelventil 138 zur Regelung der Sauerstoff-Zufuhrgeschwindigkeit, ein elektromagnetisches Auf-Zu-Ventil 146 zum Abschalten des Wasserauffanggefässes 24, wenn die Entwässerung vollständig ist, ein Paar von elektromagnetischen Dreiwegehähnen 148 und 150 zum Umgehen der Heizeinrichtung 26 und des Absorbers 28 während des Veraschungsprozesses, ein elektromagnetisches Auf-Zu-Ventil 154 und ein Nadelventil 156 zur Regelung des Systemdruckes während des Veraschungsprozesses auf einen vorbestimmten Wert, ein Manometer 152, ein Veraschungsdetektor 160 zur Bestimmung der Vollständigkeit der Veraschung und ein Regler 162.

Bei dieser AusfUhrungsform kann der Behälter 30' aus einem Material, z.B. Glas, bestehen, das den relativ hohen Temperaturen standhält, die bei der Veraschung der auf die vorstehend unter Bezug auf Fig. 1 beschriebene Weise entwässerten Probe auftreten. Auch in dieser Ausführungsform kann die Vollständigkeit der Entwässerung durch einen Detektor aufgezeigt werden, wie er in den Fig. 6 bis 9 dargestellt ist, jedoch können auch andere Detektoren verwendet werden.

Jeder der Dreiweghähne 136, 148 und 150 ist normalerweise auf die Entwässerungsstellung eingestellt, während die Ventile 146 und 154 normalerweise geöffnet bzw. geschlossen sind, so dass der in Fig. 1 gezeigte Entwässerungsweg vorliegt.

Die Vollständigkeit der Entwässerung wird durch den Detektor angezeigt. Das die Vollständigkeit der Entwässerung anzeigende

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Ausgangssignal des Detektors 100 wird dem Regler 162 zugeführt.

Flg. 14 zeigt ein Beispiel für den Schaltungsaufbau des Reglers 162. Der Regler 162 besteht aus einem normalerweise offenen Hauptschalter 200, der mit einem Haltestromkreis 201 verbunden 1st, welcher nach dem manuellen Schllessen des Hauptschalters 200 diesen Im geschlossenen Zustand hält, bis ein Rückstell-* signal ausgesandt wird, einem Drelwegehahnregler 203, einem Auf-Zu-Ventilregler 204, einem Dreiwegehahnantrieb 205, einem Auf-Zu-Ventilantrieb 206 und einem Mikrowellenregler 202 des Mikrowellengenerators 20. Jeder der Regler 203 und 204 hat einen Stell-Elngang, einen Rückstell-Elngang, einen Leistungseingang und einen mit dem jeweiligen Antrieb verbundenen Leistungsausgang .

Beim Niederdrücken des Hauptschalters 200 wird an die Pumpe 45 und den Mikrowellengenerator 202 ein elektrischer Strom angelegt, so dass Luft durch den Behälter 30'strömt und in der Kammer 30 ein Mikrowellenfeld erzeugt wird. Im allgemeinen ist für die Entwässerung eine höhere Mikrowellen-Feldstärke erforderlich als für die Niedertemperatur-Veraschung. Vorzugsweise wird daher der Regler 202 verwendet, der die Ausgangeleistung des Mikrowellengenerators 20 auf ein Auegangssignal des Entwässerungsdetektors 100 automatisch verringert.

Die Vollständigkeit der Entwässerung wird durch den Detektor mit einem Ausgangesignal angezeigt. Das Ausgangssignal des Entwässerungsdetektors 100 wird den S te11-Eingängen der Regler 203 und 204 zugeführt. Diese liefern hierauf Antriebs- Ausgangs Signa Ie und betätigen die jeweiligen Antriebe 205 und 206 sum Drehen der Dreiweghähne 136, 148 und 150 um 120° und zum Offnen bzw. Schliessen der Ventile 146 und 154, so dass der in Fig. 13 gezeigt« Veraschungsweg geschaffen wird. Bei geschlossenem Ventil 146 kann kein Gas, das möglicherweise in dem Wassersammelgefäss 24 vorhanden ist, in den Veraschungβ- weg eintreten und bei geschlossenem Ventil 154 wird der Druck

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im Veraschungsweg mit dem Nadelventil 156 auf etwa 1 bis 10 Tor" eingestellt. Dieser Druck ermöglicht die Aufrechterhaltung eines Sauerstoffplasmas in dem Behälter 30'. Da die Rege!mechanismen für die Hähne und Ventile bekannt sind, erübrigen sich weitere Einzelheiten.

Fig. 13 zeigt einen Zustand, bei der die Entwässerung der Probe in dem Behälter 30' vollständig ist und die Veraschung der entwässerten Probe mit dem Drehen der Hähne 136, 148 und sowie der Ventile 146 und 154 aufgrund car Anzeige der vollständigen Entwässerung durch den Detektor 100 gerade begonnen hat. In diesem Stadium wird dem Behälter 30' Sauerstoff aus einem Sauerstoffquelle 130 über einen Strömungsgeschwindigkeitsregler 134 zugeführt. Der Sauerstoff bildet im Behälter 30' unter dem Einfluss der Mikrowellenstrahlung ein Niedertemperaturplasma und oxidiert die entwässerte Probe.

Die Veraschung wird durch den Veraschungsdetektor 160 überwacht. In dieser Ausführungsfom; inisst der Detektor 160 die blaue Farbe des bei der Veraschung erzeugten CO-Plasmas. Die Vollständigkeit der Veraschung wird daher durch das Erlöschen des Plasmalichtes angezeigt.

Beim Erlöschen des blauen Lichtes liefert der Veraschungsdetektor 160 ein Ausgangssignal, das den Rücksteli-Eingängen der Regler 203 und 204 zugeführt vird, um die Stromversorgung der Antriebsvorrichtungen 205 und 206 zu unterbrechen. Das Auegangssignal dee Veraschungsdetektors 160 wird auch dem Haltestromkreis des Hauptschalters 200 zugeführt, der sich öffnet und dadurch die Stromversorgung des Mikrowellengenerators 20 und der Pumpe unterbricht,

Palis die Mikrowellen-Feldstärke während der Veraschung sehr hoch ist, z.B. bei Weglassen des Mikrowellenreglers 202, werden sowohl die Plasmaintensität als auch die Veraschungsgeschwindigkeit erhöht, was eine Erhöhung der Probentemperatur zur Folge hat.

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In diesem Fall können somit flüchtige anorganische Materlallen verlorengehen.

Die Gewinnung derartiger anorganischer Materlallen kann jedoch verbessert werden, wenn man den in Fig. 15 gezeigten Probenbehälter 30" verwendet. Hierbei erfolgt in einem Teil des Probenbehälters 30" eine Plasmaentladung und die Temperatur der Probe erhöht sich je nach der Stärke der Plasmaentladung. Falls man jedoch den in Fig. 13 gezeigten Auslass 18' zu dem in Fig. 15 gezeigten Auslass 18" mit einem Hals abwandelt und mit einem geeigneten Absorptionsmittel getränkte Quarzwolle 70 in den Hals einführt, kommt es in diesem Bereich zu keiner Plasmaentladung. Selbst wenn sich daher die Temperatur der Probe erhöht und flüchtige anorganische Materialien den Halsbereich erreichen, können sie leicht aufgefangen werden.

Falls man bei der Veraschung der Probe zur Analyse die Probe und die Quarzwolle einer Aschengehalt-Auflösungsbehandlung unterwirft, kann die Auswertung der anorganischen Materialien verbessert werden. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass ein Merkmal der Plasmaveraschung darin besteht, dass die Nachbarschaft des Wärmeerzeugungsbereiches bei niedriger Temperatur gehalten wird.

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Claims

PATENTANWÄLTE 8000 München 40

DR. PETER BARZ ccmpi-chemj Slegfriedetraße 8

ECKART POHLMANN (»pl-physj ΤβΐβΙοη0ββ/3βΐβ3β

DR. HORST SCHMIDT ccmplinoj Telex 5 215 310 pata d

C 63 Ba/ht.

Sagami Chemical Research Center, Tokyo / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Entwässern und Veraschen von Materialproben.

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Entwässern von Materialproben, dadurch gekennzeichnet , dass man die zu entwässernde Probe in einen Behälter einbringt, der einen Einlass und einen Auslass aufweist und für Mikrowellen durchlässig ist, dem Behälter Luft mit ausreichender Strömungsgeschwindigkeit zuführt, um im Behälter eine im wesentlichen konstante Träger-Luftströmung aufrechtzuerhalten, und in dem Behälter ein elektromagnetisches Mikrowellenfeld erzeugt, so dass die Wassermoleküle der Probe selektiv unter Bildung eines wasserhaltigen Gasgemisches angeregt werden.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass man das aus dem Auslass des Behälters ausströmende Gasgemisch abkühlt, um den Wassergehalt zu kondensieren.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass man die nach dem Abkühlen des Gasgemisches verbleibenden gasförmigen Bestandteile oxidiert, um sie In Wasser und Kohlendloxid umzuwandeln, und die bei der Oxidation entstehenden, von Wasser und Kohlendloxid verschiedenen Produkte absorbiert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass man ferner das Wasser In einer Kühlfalle auffängt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass man ferner Im Anschluss an die Kühlfalle das Kohlendloxid absorbiert.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass man ferner die Vollständigkeit der Probenentwässerung mit einem Detektor überprüft, bei der Anzeige der vollständigen Entwässerung die entwässerte Probe in eine Sauerstoff atmosphäre von geeignetem Druck einbringt, um um die entwässerte Probe herum ein Niedertemperatur-Sauerstoffplasma zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, und bei der Anzeige der vollständigen Veraschung der entwässerten Probe die Mikrowellenbestrahlung unterbricht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass man ferner bei der Anzeige der vollständigen Entwässerung der Probe die Stärke der Mikrowellenstrahlung reduziert.

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8. Entwässerungsvorrichtung mit einem ersten Behälter (30), der aus einem Material besteht, das ein elektromagnetisches Feld umschllessen kann, und einen Lufteinlass (16), einen Luftauslass (18) und einen genügend grossen Raum aufweist, um die zu entwässernde Probe aufzunehmen, einer Luftzufuhreinrichtung (12, 14), die mit dem Lufteinlass (16) des ersten Behälters (30) verbunden 1st, und einem Mikrowellengenerator (20) zur Erzeugung eines elektromagnetischen Mikrowellenfelds In dem ersten Behälter (30 ).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass sie In dem ersten Behälter (30) einen zweiten Behälter (30') aufweist, der aus einem für Mikrowellen durchlässigen Material besteht und einen mit dem Lufteinlass (16) des ersten Behälters (30) verbundenen Einlass (16*) und einen mit dem Luftauslass (18) des ersten Behälters (30) verbundenen Auslass (18*) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Kühler (22) zum Abkühlen des aus dem Auslass (18*) des zweiten Behälters (30*) austretenden Gasgemisches und eine Sammelvorrichtung (24) zum Auffangen des Im Kühler (22) kondensierten Wassers aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Kühler (22) zum Abkühlen des aus dem Auslass (18,*) des zweiten Behälters (30*) austretenden Gasgemisches und eine Sammelvorrichtung (24) zum Auffangen des im Kühler (22) kondensierten Wassers aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner einen Detektor (100) zur Anzeige der vollständigen Entwässerung der Probe aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η -zeichnet, dass sie ferner einen Detektor (100) zur Anzeige der vollständigen Entwässerung der Probe aufweist.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine Oxidationsvorrichtung (26) zur Oxidation des durch den Kühler (22) geströmten Gasgemisches und einen Absorber (28) zur Absorption der in dem Gasgemisch enthaltenen, von Wasser und Kohlendioxid verschiedenen Materialien aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner eine Oxidationsvorrichtung (26) zur Oxidation des durch den Kühler (22) geströmten Gasgemisches und einen Absorber (28) zur Absorption der in dem Gasgemisch enthaltenen, von Wasser und Kohlendioxid verschiedenen Materialien aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , dass sie eine Vorrichtung (4 3, 44) zur Anzeige

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von Tritium und/oder C in dem Gasgemisch aus dem Absorber

(28) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , dass sie eine Vorrichtung (43, 44) zur Anzeige von Tritium um

(28) aufweist.

14
von Tritium und/oder C in dem Gasgemisch aus dem Absorber
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner einen dritten Behälter (10) zum Einschliessen zumindest des zweiten Behälters (30') und des Kühlers (22) aufweist, um einen Austritt von Tritium und/oder

C zu verhindern.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner einen dritten Behälter (10) zum Einschluss zumindest des zweiten Behälters (30') und des Kühlers (22) aufweist, um einen Austritt von Tritium und/oder

C zu verhindern.

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20. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass der zweite Behälter (30') aus einem Material besteht, das durch Pressen geformt werden kann.
21. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass der zweite Behälter (30') aus einem Material besteht, das durch Pressen geformt werden kann.
22. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner einen Strömungsgeschwindigkeitsregler (14) zur Steuerung der Luftzufuhr der Luftzufuhreinrichtung aufweist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Strömungsgeschwindigkeitsregler (14) zur Steuerung der Luftzufuhr der Luftzufuhreinrichtung aufweist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass der Detektor zur Anzeige der vollständigen Entwässerung einen Detektor (100) zur Messung einer abrupten Zunahme der Mikrowellenfeldstärke in dem ersten Behälter (30), einen Steuerkreis (102), der auf ein Ausgangssignal des Detektors (100) ein Steuersignal liefert, ein Anzeigegerät (104), das auf das Steuersignal die abrupte Zunahme der Mikrowellenfeldstärke in dem ersten Behälter (30) anzeigt,und eine Einrichtung (106) aufweist, das auf das Steuersignal den Betrieb des Mikrowellengenerators (20) unterbricht.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , dass der Detektor (100) ein Wasserrohr (50), das zumindest teilweise durch den ersten Behälter (30) führt, und Temperaturfühler (116, 116') für die Temperatur des in dem Wasserrohr (50) strömenden Wassers aufweist, die bei der Erhöhung der Wassertemperatur über einen vorgegebenen Wert ein Ausgangssignal liefern.

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26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , dass der Detektor (100) ein lichtem!ttierendes Element (122), das in dem ersten Behälter (30) angeordnet ist und auf eine vorgegebene Mikrowellenfeldstärke in dem ersten Behälter (30) Licht emittiert, wenn die Feldstärke einen vorgegebenen Wert überschreitet, und ein lichtempfin lliches Element (126) zum Auffangen des von dem Element (122) emittierten Lichtes aufweist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , dass der Detektor (100) ein transparentes Rohr, das mit dem Auslass (18) des ersten Behälters (30) und dem Kühler (22) verbunden ist, einen Schwebekörper (130) in dem transparenten Rohr, der durch das in dem transparenten Rohr strömende Gas in Stellung gehalten wird, mindestens eine Lichtquelle (132) ausserhalb des transparenten Rohres und mindestens ein lichtempfindliches Element (134) auf der gegenüberliegenden Seite ausserhalb des transparentes Rohres aufweist, so dass durch das transparente Rohr von der Lichtquelle (132) zu dem lichtempfindlichen Element (134) ein Lichtweg besteht, wobei bei einer abrupten Abnahme der durch das Rohr strömenden Gasmenge der Schwebekörper (130) absinkt und dadurch eine Änderung der Lichtwegbedingungen zwischen der Lichtquelle (132) und dem lichtempfindlichen Element (134) hervorruft, woraus sich ein Anzeigesignal für die abrupte Abnahme der Wasserdampfmenge ergibt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , dass der Detektor (100) ein Rohr aus einem nicht magnetischen Material, das mit dem Auslass (18) des ersten Behälters (30) und dem Kühler (22) verbunden ist, einen Körper (13O¹), der einen magnetischen Bereich aufweist, in das nicht magnetische Rohr eingeführt werden kann und dort normalerweise in stationärer Stellung gehalten wird, und eine auf ein Magnetfeld ansprechende Einrichtung (RS) aufweist, die ausserhalb des

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nicht magnetischen Rohres angeordnet ist und auf eine vorgegebene Verschiebung des Körpers (130·) ein Ausgangssignal liefert.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet , dass der Körper (13O¹) ein Magnet und die Einrichtung (RS) ein Relaisschalter ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , dass der Detektor (100) ein Rohr aus einem dielektrischen Material/ das mit dem Auslass (18) des ersten Behälters (30) und dem Kühler (22) verbunden ist, ein Paar Hochfrequenzelektroden (140), die ausserhalb des dielektrischen Rohrs gegenüberstehend angeordnet sind, und eine Schaltung (Fig. 11) aufweist, die auf eine vorgegebene Kapazitätsänderung zwischen den Hochfrequenzelektroden (140) ein Ausgangssignal liefert.
31. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , dass der Detektor (100) ein elektrisch isolierendes Rohr, einen elektrischen Widerstand (140*) und eine Schaltung (Fig. 12) aufweist, die auf eine vorgegebene Widerstandsänderung des Widerstandes (140¹) ein Ausgangssignal liefert.
32. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Unterdruckeinrichtung (45) zur Aufrechterhaltung eines ausreichend niederen Druckes in dem zweiten Behälter (30¹), um ein Niedertemperatur-Sauerstoffplasma in dem zweiten Behälter (30') zu erzeugen, wenn Sauerstoff von geeignetem Druck zugeführt wird, eine Sauerstoffzuführeinrichtung

( ) für den zweiten Behälter (30·), eine Schalteinrichtung (136) zum Verbinden der Sauerstoffzuführeinrichtung

( ) mit dem zweiten Behälter (30') und eine Schalteinrichtung (146) zum Abschalten des Wassersammelgefässes (24) auf ein Ausgangssignal des Detektors (100) zur Messung der vollständigen Entwässerung der Probe hin.

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33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , dass sie ferner einen Veraschungsdetektor
(160) zur Messung der Vollständigkeit der Veraschung und einen Regler (162) aufweist, der auf ein Ausgangssignal des Veraschungsdetektors (160) den Betriebs des Mikrowellengenerators (20) und der Unterdruckeinrichtung (45) unterbricht und die
Schalteinrichtungen in Ruhestellung bringt.
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Einrichtung (202)
aufweist, die auf ein Ausgangssignal des Detektors (100) zur
Messung der vollständigen Entwässerung der Probe die Ausgangsleistung des Mikrowellengenerators (20) reduziert.
35. Vorrichtung nach den Ansprüchen 32, 33 und/oder 34, dadurch gekennzeichnet , dass der zweite Behälter (30¹) einen Probeaufnahmebereich, einen Einlass (16"), der wahlweise mit der Sauerstoffzuführeinrichtung ( ) oder der Luftzufuhreinrichtung (12, 14) verbunden werden kann, einen mit der Unterdruckeinrichtung (4 5) verbundenen Halsbereich und in den Halsbereich eingeführte Quarzwolle (70) aufweist.

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