DE2806043A1

DE2806043A1 - Verfahren und zweiflammiger brenner fuer analysezwecke

Info

Publication number: DE2806043A1
Application number: DE19782806043
Authority: DE
Inventors: Paul Louis Patterson
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1977-02-28
Filing date: 1978-02-14
Publication date: 1978-08-31
Also published as: US4097239A; DE2806043C2; FR2382007B1; CA1093341A; SU828985A3; JPS5853304B2; FR2382007A1; JPS53107391A; GB1565783A

Description

PATENTANWÄLTE

DR. CLAUS REINLÄNDER DIPL.-ING. KLAUS BERNHARDT

Orthstraße 12 ■ D-8000 München 60 · Telefon 832024/5 2 S 0 6 0 4· ^

Telex 5212744 · Telegramme Interpatent

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Vl P4-63 D

Varian Associates, Inc. Palo Alto, CaI., USA

Verfahren und zweiflammiger Brenner für Analysezwecke

Priorität: 28. Februar 1977 - USA - Ser. No. 772,710

Zusammenfassung _#

In einem flammenfotometrischen Detektor wird zur Analyse eines Probenmaterials ein zweiflammiger Brenner verwendet. Das Probenmaterial wird über eine erste Leitungsstruktur in eine wasserstoffreiche erste Flamme eingeführt, und die Verbrennungsprodukte und der überschüssige Wasserstoff von der ersten Flamme werden I durch eine zweite Leitungsstruktur in eine sauerstoffhaltige Umgebung geleitet. Eine zweite Flamme wird am Austrittsende der zweiten Leitungsstruktur aufrechterhalten. Die beiden Leitungsstrukturen sind aus Werkstoffen zusammengesetzt, die während des Betriebs des Detektors nicht zur Färbung der zweiten Flamme

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beitragen. Spezielle Bestandteile des Probenmaterials werden dadurch, detektiert, daß das Vorhandensein 'von Färbungen in der zweiten Flamme beobachtet wird, die die Bestandteile anzeigen. Beispielsweise wird das Vorhandensein von Schwefel durch eine blaue Färbung angezeigt, und das Vorhandensein von Phosphor durch eine grüne Färbung. Das Vorhandensein von Stickstoff wird durch eine Färbung der zweiten Flamme angezeigt, die aus einer chemolumineszenten molekularen Rekombination von Stickoxyd und Sauerstoffatomen resultiert, durch die Stickstoffdioxydmoleküle gebildet werden. Das Vorhandensein irgendeines Kohlenwasserstoffs kann durch, eine Flammenfärbung angezeigt werden, die aus einer chemischen Reaktion resultiert, die elementaren Kohlenstoff anzeigt.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung auf dem Gebiet des flammenfotometrischen Detektierens und bezieht sich auf einen zweiflammigen Brenner zur Verwendung bei dem flammenfotometrischen Detektieren von chemischen Substanzen. Eine spezielle Anwendung der Erfindung ist das Detektieren von Verbindungen im Eluat eines Gaschromatographen.

Wie in der Flammenfotometrie bekannt ist, besteht ein typischer flammenfotometrischer Detektor aus einer Brennerstruktur, der eine Flamme erzeugt, einem Flammenbetrachtungsfenster, einem optischen Filter zur spektralen Selektion von Licht aus der Flamme und einer Fotovervielfacherröhre. Das Detektieren von chemischen Verbindungen durch die flammenfotometrische Technik hängt von der chemischen Reaktion solcher Verbindungen mit H-, OH- und O-Radikalen in einer

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Flamme ab, die durch die Verbrennung einer Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff, oder einer Mischung von Wasserstoff und Luft, erzeugt wird. Die primären Ep- und Op-Verbrennungsgase reagieren in der Flamme, so daß das Verbrennungsprodukt Η~Ο und die Radikale H, OH und 0 entstehen. Die verschiedenen chemischen Reaktionen, die in einer H₂/0₂-Flamme auftreten, schließen die folgenden ein:

(D	H₂	₊ O₂	= H₂O η
(2)	H₂	₊ O₂	= OH H
(3)	3H₂	₊ O₂	= 2H₂O η
W	H₂	+ OH	= H₂O η
(5)	H₂	+ 0	= OH H
(6)	OH	+ 0	- O₂ H
l· 0
H OH
ν 2H
h H
ι- Η
- H

Es wird angenommen, daß die Konzentration dieser H-, OH- und O-Radikale in der Flamme hauptsächlich für die chemische Zersetzung von organischen Molekülen verantwortlich ist, die in die Flamme eingeführt werden können, und für die Prozesse, die in dem Erscheinen von Färbungen in der Flamme resultieren, die für die Bestandteile solcher Moleküle charakteristisch sind.

Die physikalische und chemische Umgebung einer Flamme kann als Gasvolumen gekennzeichnet werden, das räumliche Variationen sowohl hinsichtlich der Gastemperatur als auch der chemischen Spezies enthält. Dementsprechend zeigt eine Flamme sehr häufig mehr als einen Färbungsbereich. Wenn eine Flamme beim flammenfotometrischen Detektieren verwendet wird, kann das Licht, das durch die Zersetzung einer bestimmten chemischen Spezies erzeugt wird, oft durch Störlicht von einer anderen

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chemischen Spezies maskiert werden. Die Größe dieses Störlichtes hängt von den Gasarten ab, die in der Flamme gemischt werden, den Strömungsraten dieser Gase, der Geometrie und den Abmessungen des Plammenbrenners, und den Baumaterialien des Flammenbrenners.

Wenn ein flammenfotometrischer Detektor in Verbindung mit einer gaschromatographischen Säule verwendet wird, muß auch die Tatsache berücksichtigt werden, daß Verbindungen im Eluat vom Gaschromatographen häufig Moleküle hochkomplexer Struktur sind. Beim Eintritt in die Flammenumgebung können diese Moleküle die Temperatur- und Spezies-Gradienten in der Flamme so stören, daß die Erzeugung von Licht der gewünschten Färbung ungünstig beeinflußt wird.

Die meisten Anwendungen von flammenfotometrischen Detektoren mit GasChromatographen waren bisher auf das selektive Detektieren von nur schwefelhaltigen oder phosphorhaltigen Verbindungen gerichtet. Wenn ein schwefelhaltiges Molekül in eine wasserstoffreiche Hp/Op- oder /Luft-Flamme eingeführt wird, erscheint in der Flamme eine blaue Emission. Diese charakteristische blaue Emission ist auf die Anregung des Sp-Moleküls zurückzuführen. Wenn auch die chemischen Mechanismen für die Bildung des Sp-Moleküls noch nicht absolut bestätigt sind, so legen kinetische Daten jedoch nahe, daß schwefelhaltige Verbindungen beim Zusammentreffen mit H-, OH- und/oder O-Radikalen in der Flamme zersetzt werden, so daß H^S als primäres Verbrennungsprodukt entsteht. HpS wird dann in einer Reihe von Reaktionen in S₂ umgewandelt, beispielsweise:

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(7) H₂S + H —*■ SH + H₂

(8) SH + H *-S + H₂

(9) SH₊S —»· S_{2 +} H

Das S-Molekül wird daraufhin angeregt und fällt anschließend ab, so daß die charakteristische blaue Schwefelemission in einer Reaktion wie

(10) H₊H₊S₂ = S₂* + H₂

entsteht. Das Η-Radikal ist bei der Bildung der blauen Schwefelemission notwendig.

Wenn ein phosphorhaltiges Molekül in eine wasserstoffreiche H₂/O₂~ oder /Luft-Flamme eingeführt wird, wird eine grüne Emission beobachtet. Diese charakteristische grüne Emission ist dem HPO-Molekül zuzuschreiben. Wenn auch die chemischen Mechanismen für die Bildung des HPO-Moleküls nicht absolut bestätigt sind, so legen kinetische Daten doch nahe, daß phosphorhaltige Verbindungen beim Zusammentreffen mit H-, OH- und 0-Radikalen in der Flamme zersetzt werden, so daß das P0-Radikal als primäres Verbrennungsprodukt entsteht. Zwei unterschiedliche Mechanismen, die für die Bildung des angeregten HPO-Moleküls vorgeschlagen wurden, sind:

(11) H + PO + M = HPO * + M, wobei M irgendeine andere Spezies repräsentiert, und

(12) OH₊PO₊H₂ = HPO * + H₃O

Die H- und OH-Radikale sind bei der Bildung der grünen Phosphoremission notwendig.

Die in den US-Patentschriften 3 489 498 und 3 213 747 beschriebenen Brenner repräsentieren zwei verschiedene

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bekannte Techniken für das flammenfotometrische Detektieren von schwefelhaltigen und phosphorhaltigen Bestandteilen im Eluat einer Chromatographensäule. Bei einem dieser bekannten Brenner wird eine einzige wasserstoffreiche Flamme sowohl dazu verwendet, die Verbindungen im Eluat der gaschromatographischen Säule zu zersetzen als auch die gewünschte blaue oder grüne Färbung zu erzeugen, die das Vorhandensein von Schwefel bzw. Phosphor anzeigt. Die optimierten Gasstromraten und Geometrie des Brenners sind so, daß Störlicht von Kohlenwasserstoffen an der Basis der Flamme in enger Nachbarschaft der Brenneröffnung entsteht, während die Schwefel- und Phosphoremissionen in den diffusen oberen Teilen der Flamme, entstehen. Diese oberen Teile der Flamme werden mit Fotovervielfachereinrichtungen beobachtet. Die Selektivität wird durch die Verwendung eines undurchsichtigen Schirms verbessert, der um die Flammenbasis herum angeordnet ist, so daß Emissionen von Kohlenwasserstoffen daran gehindert werden, das Gesichtsfeld der Fotovervielfacherröhre zu erreichen. Bekannte Begrenzungen dieser Brennerart stehen mit der Verwendung einer einzelnen Flamme in Verbindung, und mit Störungen der Umgebung dieser Flamme, die durch komplexe molekulare Strukturen verursacht werden, die im Gaschromatographeneluat vorhanden sind. Solche Flammenstörungen können Variationen in der Probenantwort je nach der Struktur des Probenmoleküls verursachen. Solche Flammenstörungen können auch ein starkes Unterdrücken (quenching) der Probenantwort bei simultanem Vorhandensein eines Kohlenwasserstoffhintergrundes verursachen. Auch ein vollständiges Auslöschen der Flamme kann in der Gegenwart von großen Mengen einer Kohlenwasserstoffverbindung eintreten, wie das häufig bei Lösungsmitteln auftritt,

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die gewöhnlich in der GasChromatographie verwendet werden. Eine solche Kohlenwasserstoffverbindung entzieht der Flamme Sauerstoff, so daß diese gelöscht wird. Da diese Brennerart eine wasserstoffreiche Flamme verwendet, sind in den Abgasen große überschüssige Mengen an unverbranntem Wasserstoff vorhanden, die eine mögliche Gefährdung darstellen.

Es ist instruktiv, den anderen bekannten Brennertyp näher zu betrachten, um die Grenzen des Standes der Technik aufzuzeigen. Dieser andere Brennertyp, der als van der Smissen-Brenner bezeichnet wird, ist in Fig. 1 dargestellt. Der van der Smissen-Brenner ist eine spezielle Nutzung der Flammentrenntechnik nach Smithells (A. Smithells und H. Inge, Trans.Ghem.Soc., Band 61, S. 20A-, 1892) zur räumlichen Trennung unterschiedlicher Reaktionsbereiche in einer Flamme, die in Umgebungsluft brennt» mittels eines optisch transparenten Flammentrennrohrs.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird eine Mischung von Luft und dem Eluat einer chromatographischen Säule über eine Leitung 31 in das Innere eines glatten Bohrungsrohrs 40 eingeführt. Das Rohr 40 ist im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums optisch transparent und ist aus einem Werkstoff wie Quarz oder Pyrex-Glas hergestellt. Wasserstoffgas wird über eine Leitung 34 in das Innere des Rohrs 40 eingeführt. Im Betrieb wird eine wasserstoffreiche erste Flamme an der Spitze der Leitung 31 innerhalb des Rohrs 40 gezündet. Verbrannte Gase von dieser ersten Flamme werden innerhalb des Rohrs 40 gehalten und treten an der oberen Spitze des Rohrs 40 in die Umgebungsluft aus, wo überschüssiger Hg, der in der ersten Flamme nicht verbraucht wurde,

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in einer zweiten Flamme an der oberen Spitze der Säule verbrennt. Um den Betrieb einzuleiten, wird zunächst die zweite Flamme gezündet. Wegen der stromaufwärtigen Mischung von EL· und Luft in der Säule 40, und wegen der glatten Bohrung des Rohrs 40 schlägt die obere Flamme (d.h., die zweite Flamme) zurück, so daß die untere Flamme (d.h. die erste Flamme) gezündet wird. Da sowohl die untere als auch die obere Flamme hohe Temperaturen erzeugen, wird ein Wassermantel dazu verwendet, die Säule 40 im Bereich zwischen den Flammen zu kühlen, um eine zu starke Erwärmung der Quarz- oder Pyrexglas-Wände zu verhindern.

In der Beschreibung der US-PS 3 213 747 wird gesagt, daß die untere Flamme eine bläulich-weiße Färbung hat, und daß die obere Flamme eine bläuliche, rötliche oder gelbliche Farbe hat, wenn Schwefel oder Phosphor fehlen. Da es bekannt ist, daß eine reine Hp/O-- oder /Luft-Flamme normalerweise keine sichtbare Strahlung emittiert, sind die Färbungen der oberen und unteren Flamme wahrscheinlich auf Verunreinigungen zurückzuführen, die aus den heißen Quarz- oder Pyrex-Flammenspitzen ausgasen. Beispielsweise ist Natrium eine übliche Verunreinigung in Quarz und Pyrex-Glas, und aus dem heißen Rohr 40 ausgasendes Natrium kann gut eine gelbe oder orange Flammenfärbung verursachen.

Wenn schwefelhaltige oder phosphorhaltige Verbindungen im Säuleneluat vorhanden sind, treten diffuse Bänder von Blau und/oder Grün in der Zone 43 innerhalb des Rohrs zwischen der unteren und der oberen Flamme auf. Das blaue Band zeigt das Vorhandensein von schwefelhaltigen Bestandteilen an und das grüne Band zeigt das Vorhandensein von phosphorhaltigen Bestandteilen an. Unter optimalen Strombedingungen tritt das grüne

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Band in einem Bereich auf, der räumlich näher an der unteren Flamme liegt als der Bereich, in dem das blaue Band auftritt. In der van der Smissen-Technik wird das Auftreten solcher blauer und/oder grüner Bänder durch optische Betrachtungseinrichtungen durch die transparenten Wände des Wassermantels 55 "und des Rohrs 40 beobachtet. Wie oben erwähnt worden ist, ist die blaue Emission auf die Anregung von Sp-Molekülen zurückzuführen, die durch verschiedene chemische Reaktionen erzeugt werden, die in der unteren Flamme auftreten, und das grüne Band auf die Anregung von HPO-Molekülen, die ebenfalls durch chemische Reaktionen in der unteren Flamme erzeugt werden. Diese Sp- und HPO-Moleküle werden selbstverständlich wieder angeregt, wenn sie nach dem Austritt aus dem Rohr 40 in die obere Flamme eintreten.

Wenn schwefelhaltige und/oder phosphorhaltige Bestandteile im Säuleneluat vorhanden sind, sind im Kern der oberen Flamme charakteristische blaue und/oder grüne Emissionen vorhanden. Nach der van der Smissen-Technik wird das Vorhandensein solcher charakteristischer blauen und/oder grünen Emissionen gewöhnlich durch optische Betrachtung des Expansionsbereichs im Rohr 40 zwischen der unteren und der oberen Flamme detektiert. Da die obere Flamme nach dem bekannten van der Smissen-Brenner von einem peripheren Bereich umgeben ist, der weiß, gelb, blau oder rot gefärbt ist, je nach dem Materialtyp, aus dem die Säule 40 hergestellt ist, maskiert dieser Färbungsbereich die charakteristischen blauen und/oder grünen Emissionen, die im Kern der oberen Flamme vorhanden sein können. Dementsprechend kann die obere Flamme nicht dazu verwendet werden, geringe Konzentrationen von Schwefel und Phosphor zu detektieren.

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Ein Vorteil des van der Smissen-Brenners ist der, daß überschüssiger H- von der unteren Flamme in der zweiten Flamme verbrannt wird. Da ferner immer reichlich 0« an der zweiten Flamme vorhanden ist, wird die zweite Flamme durch große Lösungsmittel-Spitzen nicht ausgelöscht. Die erste Flamme wird wahrscheinlich von Zeit zu Zeit durch große Lösungsmittel-Spitzen ausgelöscht, diese Löschung der ersten Flamme stellt jedoch kein Problem dar, da der Rückschlag von der zweiten Flamme automatisch die erste Flamme wieder zündet, wenn die Lösungsmittelkonzentration die erste Flamme löscht. Ein Nachteil des van der Smissen-Brenners ist jedoch, daß ein relativ aufwendiges Wasserkühlsystem verwendet werden muß. Die optische Betrachtung des Bereichs zwischen den beiden Flammen muß nicht nur durch die Wand des Rohrs zwischen den beiden Flammen durchgeführt werden, sondern auch durch die Wand des Wassermantels und durch das Wasser selbst, so daß sich eine verringerte Empfindlichkeit durch Reflexions-, Refraktions- und Absorptions-Effekte ergibt.

Ein weiterer Nachteil der van der Smissen-Technik liegt in der Tatsache, daß die grünen und blauen Färbungsbänder aufgrund von Phosphor bzw. Schwefel an unterschiedlichen räumlichen Stellen innerhalb des Glimmbereichs 43 erscheinen. Eine Änderung im Detektiermodus von selektiver Phosphordetektierung zu selektiver Schwefeldetektierung erfordert deshalb eine räumliche Neuorientierung der optischen Achse des betrachtenden spektrofotometrischen Gerätes (z.B. optische Filter und Fotovervielfacherröhre). Zusätzlich hängen die exakten räumlichen Lagen der grünen und blauen Bänder innerhalb des Glimmbereichs 43 stark von der Größe der Strömungsraten der Gase ab, die durch die Leitungen 31 und 41 eintreten. Änderungen in diesen Strömungsraten können

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eine weitere Neuorientierung der optischen Betrachtungsachse erfordern, um eine optimale Probenantwort aufrechtzuerhalten.

Hinsichtlich der Detektierung von Stickstoffverbindungen durch flammenfotometrische Detektiertechniken sind alle bekannten Verfahren durch schlechte Detektierbarkeit, geringe Linearität oder starke Störungen von anderen Verbindungen beschränkt. Bekannte analytische Verfahren haben alle hauptsächlichen Molekularbandspektren von Stickstoffverbindungen ausgenutzt, nämlich CN, NO, NH und NHp. Flammenemissionsspektren und analytische Studien von Stickstoff sind besprochen in R. Mavrodineaunu, Analytic Flame Spectroscopy, Mac Millan & Co. (1970), Seiten 228-238.

Mavrodineaunu beschreibt das "Stickstoff-Nachglimmen", das manchmal in analytischen Flammen beobachtet wird, als zurückführbar auf ein Strahlungskontinuum von der Reaktion NO + O —*- NO2 + h /■*-. Diese Strahlung wurde jedoch bisher in keiner analytischen Methode dazu verwendet, das Vorhandensein und die Menge von N-Verbindungen zu bestimmen. Das liegt wahrscheinlich daran, daß ein breites, merkmalloses Strahlungskontinuum im allgemeinen weniger intensiv ist und mehr spektralen Störungen unterworfen ist als deutliche molekulare Emissionsbänder, wie sie oben erwähnt sind.

Das Detektieren von Stickstoffverbindungen unter Verwendung einer flammen-chemolumineszenten Methode auf der Basis der Reaktionen H + NO -*- HNO* und HNO* —»ΉΝ0 + h/" ist bekannt durch K.J. Krost, J.A. Hodgeson und R.K. Stevens, Analytical Chemistry, 45, 1800 (1973). Strahlung von der Reaktion HNO* —>-HNO + hy> tritt im Spektralbereich von 650 bis 760 nm auf und wird in einer wasser-

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stoffreichen Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme erhalten. In dieser Reaktion bildet jedoch SOp eine Hauptquelle für Störstrahlung. Es wurde gezeigt, daß der von Krost und anderen beschriebene Detektor ein lineares Verhalten für Stickstoffoxyde von 0,15 ppm bis 60 ppm hat. Damit dieser Detektormechanismus für eine allgemeine Klasse von organischen Stickstoffverbindungen arbeiten kann, muß der organische N in der Flamme zu NO oder NOp oxydiert werden, was in einer wasserstoffreichen Flamme schwierig zu gewährleisten ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Doppelflammenbrenner zur Analyse chemischer Substanzen durch die flammenfotometrische Detektortechnik verfügbar zu machen.

Insbesondere soll durch die Erfindung ein flammenfotometrischer Detektor verfügbar gemacht werden, in dem komplexe chemische Verbindungen, beispielsweise komplexe Verbindungen im Eluat einer gaschromatographischen Säule, oder Verunreinigungen in der Atmosphäre, anfänglich in einer wasserstoffreichen ersten Flamme verbrannt werden, so daß sie zu Verbrennungsprodukten reduziert werden, die aus Molekülen erheblich einfacherer chemischer Struktur bestehen, und bei dem die Verbrennungsprodukte und der überschüssige Wasserstoff von der ersten Flamme anschließend in einer zweiten Flamme verbrannt werden, die räumlich von der ersten Flamme getrennt ist. Der Zweck dieser zweiten Flamme ist es, eine Flammenumgebung für chemische Radikal-Spezies zu schaffen, so daß charakteristische optische Emissionen in der zweiten Flamme erzeugt werden, die durch konventionelle spektrof otometrische Einrichtungen detektiert werden können. Die Zersetzung der komplexen chemischen Verbindungen in der ersten Flamme dient dazu, Störungen der Temperatur-

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und Spezies-Gradienten in der zweiten Flamme zu minimieren, die sonst auftreten können, wenn die komplexen Moleküle in die zweite Flamme eintreten.

Vor allem soll durch, die Erfindung ein flammenfotometrischer Detektor verfügbar gemacht werden, der in der Lage ist, zuverlässig das Vorhandensein von schwefelhaltigen und phosphorhaltigen Bestandteilen in Probenmaterialien anzuzeigen und zu messen, beispielsweise zum Anzeigen und Messen des Ausmaßes von Schwefelwasserstoff in der Luft zur Verunreinigungskontrolle.

Ein spezielles Ziel der Erfindung ist es, eine Technik verfügbar zu machen, mit der das Vorhandensein von stickstoffhaltigen Bestandteilen in Probenmaterialien zuverlässig angezeigt und gemessen werden kann. Gemäß dieser Stickstoffdetektortechnik werden stickstoffhaltige Verbindungen in einer sauerstoffhaltigen ersten Flamme verbrannt, um, zusammen mit anderen Verbrennungsprodukten, Stickoxyd zu erhalten. Das Stickoxyd wird dann einer zweiten Flamme zugeführt, die sauerstoffreich ist, wo das Stickoxyd mit atomischem Sauerstoff reagiert, so daß Stickstoffdioxyd gebildet wird. Dieser Prozess der Stickst of fdioxydbil dung setzt Energie in Form einer charakteristischen Lichtemission in der zweiten Flamme frei. Dieses Licht ist durch spektrofotometrische Einrichtungen detektierbar. Die Technik der Erfindung sorgt für eine Verstärkung der NO+O-Reaktion gegenüber der, die mit bekannten Techniken erzielbar war, so daß die chemolumineszente molekulare Rekombination von NO und 0 zur Bildung von NO₂ detektiert werden kann. Beim Stand der Technik konnte diese chemolumineszente molekulare Rekombination nicht mit für analytische Zwecke ausreichender Präzision detektiert werden, und zwar wegen

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des überwiegens von störenden Strahlungen von anderen Reaktionen. Die Verstärkung der NO+O-Reaktion gemäß der Erfindung ist das Resultat der Verwendung der Verbrennungsprodukte der ersten Flamme als Brennstoff für die zweite Flamme. Diese Technik bewirkt eine maximale Mischung für die NO-Moleküle im Brennstoff der zweiten Flamme, so daß ein diffuses Volumen gewährleistet wird, das reich an O-Atomen ist und in dem die NO+O-Reaktion stattfinden kann.

Weiter soll durch die Erfindung ein Doppelflammenbrenner verfügbar gemacht werden, der aus Werkstoffen hoher thermischer Leitfähigkeit und geringen Verunreinigungsgehaltes aufgebaut ist, so daß heiße Brennerbestandteile nur minimal zur störenden Flammenfärbung der zweiten Flamme beitragen.

Gemäß der Erfindung kann eine Einrichtung vorgesehen werden, mit der die obere Flamme in einer Umgebung aufrechterhalten wird, in der der Sauerstoffgehalt kontrolliert werden kann, statt in Umgebungsluft. Erfindungsgemäß werden auch, im Gegensatz zu bekannten Doppelflammenbrennern, die Verbrennungsprodukte und die unverbrannten Gase von der unteren ersten Flamme in einem nicht transparenten Rohr hoher thermischer Leitfähigkeit geführt, beispielsweise rostfreier Stahl oder Tonerdekeramik, in einen Bereich, in dem sie durch eine obere zweite Flamme verbrannt werden. Das Detektieren von Emissionen, die charakteristisch für Verbindungen in der untersuchten Probe sind, wird durch spektrofotometrische Betrachtung der zweiten Flamme durchgeführt. Abweichend von bekannten DoppeIflammenbrennern ist die zweite Flamme nach der Erfindung nicht durch einen peripheren Bereich optischen Rauschens maskiert, weil die Anregung von Materialien, die aus den Bauelementen des Brenners nach

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der Erfindung ausgasen, im wesentlichen eliminiert ist.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen

bekannten flammenfotometrischen Detektorbrenner;

Fig. 2 einen teilweise schematischen Schnitt

durch einen zweiflammigen fotometrischen Detektorbrenner nach der Erfindung; und

Fig. 3 schematisch den Brenner nach Fig. 2 in

Kombination mit spektrofotometrischen Einrichtungen zur Betrachtung der oberen Flamme.

Ein doppelflammiger fotometrischer Detektorbrenner nach der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Innere und äußere Flammen-Spitzenelemente 60 bzw. 61 sind aus rostfreiem Stahl hergestellt, beispielsweise Nr. 316, der eine extrem hohe thermische Leitfähigkeit verglichen mit geschmolzenem Quarz oder Pyrex-G-las hat. Beispielsweise beträgt die thermische Leitfähigkeit von rostfreiem Stahl Nr. 316 im Bereich von 0 bis 100⁰C 0,037 und bei 650⁰C 0,050. Die thermische Leitfähigkeit von geschmolzenem Quarz beträgt auf der anderen Seite bei Zimmertemperatur 0,0033·' Ähnlicherweise liegt die thermische Leitfähigkeit der meisten Gläser im Bereich von 0,0016 bis 0,0029 bei Zimmertemperatur, diese thermischen Leitfähigkeitswerte steigen bei 200⁰C um 20-25 %♦ Tonerdekeramik, die eine thermische Leitfähigkeit nahe der von rostfreiem Stahl hat, könnte auch als Flammen-Spitzenelement 60 bzw. 61 verwendet werden.

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Das innere Flammen-Gpitzenelernent 60 ist eine generell zylindrische Struktur mit einer zentralen Bohrung 62, die die zu untersuchende Probe aufnimmt, bei der es sich um das Eluat von einer Chromatographensäule handeln kann. Das obere Ende des Flammen-Spitzenelementes 60 hat Rohrform, beispielsweise 0,12" (3,05 mm) Außendurchmesser und 0,06" (1,52 mm) Innendurchmesser, und paßt in das umgebende Flammen-Spitzenelement 61 das ebenfalls rohrförmig ist, derart, daß ein ringförmiger Freiraum von etwa 0,01" (0,25 mm) zwischen der Außenwand des Flammen-Spitzenelementes 60 und der Innenwand des Flammen-Spitzenelementes 61 vorhanden ist. Dieser Ringraum definiert einen Gasstromkanal 65· Eine oder mehrere Leitungen 64- erlauben den Eintritt eines Gasstroms in das Ringvolumen 65·

Bei der bevorzugten Betriebsart wird eine Mischung aus einem sauerstoffhaltigen Gas und dem zu untersuchenden Gas (beispielsweise das Eluat von einer Chromatographensäule oder eine Probe Umgebungsluft, die auf II_oS-Gehalt untersucht werden soll) durch die- Zentralbohrung 62 des inneren Flammen-Spitzenelementes 60 geführt, während Wasserstoffgas durch die Leitung (oder Leitungen) 64-in den Ringkanal 65 geleitet wird. Die die Verbrennung unterstützende Gasmischung von der Zentralöffnung 62 mischt sich daraufhin mit den verbrennbaren Gasen, die aus dem Ringkanal 65 austreten, so daß eine wasserstoffreiche 'Gasmischung im Bereich unmittelbar oberhalb des oberen Endes des inneren Flamnen-Spitzenelementes 60 gebildet wird. Im Betrieb wird eine erste Flamme 70 an der Spitze des Flammen-Spitzenelementes 60 durch einen Rückschlagprozess gezündet, der durch eine konventionelle Flammenzündeinrichtung eingeleitet wird (beispielsweise Erregung einer elektrisch beheizten

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Spule), die an der Spitze des äußeren Flammen-Spitzenelementes 61 angelegt ist.

Verbrennungsprodukte und unverbrannte Gase von dieser ersten Flamme 70 strömen durch das rohrförmige Flammen-Spitzenelement 61 nach oben und treten aus diesem in einem Abstand aus, der klar von der Spitze des Flammen-Spitzenelementes 60 entfernt ist. Die Verbrennungsprodukte und überschüssiger Wasserstoff von der ersten Flamme 70 steigen durch das Flammenspitzenelement 61 in einen Bereich, wo zusätzlicher Sauerstoff oder Luft vorgesehen ist, und eine zweite Flamme 71 wird gezündet. Typischerweise ist der Außendurchmesser des Flammen-Spitzenelementes 61 an der größten Abmessung 0,44" (11,18 mm). Für bessere Gasmischcharakteristiken ist der obere Teil des Flammen-Spitzenelementes 61 konisch geformt, so daß sich ein reduzierter Außendurchmesser von 0,18" (4,57mm) an der kleinsten Abmessung ergibt. Für Flammen-Spitzenelemente mit den angegebenen Abmessungen erstreckt sich die Spitze des Flammen-Spitzenelementes 61 vorzugsweise 0,69" (17,53 mm) über die Spitze des Flammen-Spitzenelementes 60. Die relativ dicke Wand des äußeren Flammen-Spitzenelementes 61, in Verbindung mit der hohen thermischen Leitfähigkeit von rostfreiem Stahl, sorgt für einen Weg hoher thermischer Leitfähigkeit zu anderen metallischen Bauteilen des Brenners, so daß die von den Flammen 70 und 71 erzeugte Wärme abgeführt wird. Damit wird die thermische Anregung von Produkten, die aus den Flammen-Spitzenelementen 60 und 61 ausgasen, minimiert.

Bei der in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform umgibt ein zylindrischer Turm 73 das äußere Flammen-Gpitzenelement 61, wodurch ein Weg für ein sauerstoff-

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haltiges Gas, beispielsweise gereinigte Luft, geschaffen wird, durch den dieses von einer Leitung 66 längs der Außenlänge der äußeren Flammenspitze 61 vor der Mischung mit den Gasen strömen kann, die aus der Flammenspitze in den Bereich unmittelbar oberhalb des oberen Endes derselben austreten. Dieser relativ lange Strömungsweg erlaubt es der Luft, eine stabile Flußrichtung aufzubauen, ehe sie mit den Gasen gemischt wird, die aus der Flammenspitze 61 heraustreten, so daß sich ein stabilisierender Einfluß auf die obere Flamme 71 ergibt. Für Flammen-Spitzenelemente mit den angegebenen Abmessungen ist ein geeigneter Innendurchmesser für den Turm 73 0,5" (12,70mm),

Im Betrieb wird zunächst die obere Flamme 71 gezündet. Ein Rückschlag von der oberen Flamme 71 sorgt dann für eine Zündung der unteren Flamme 70. Wenn die untere Flamme 70 jemals durch Lösungsmittelspitzen im Betrieb erlischt, sorgt ein Rückschlag von der oberen Flamme 71 dafür, daß die untere Flamme 70 automatisch wieder gezündet wird.

Die obere Flamme 71 hat einen zentralen Kern, der aus Wasserstoff und Verbrennungsprodukten von der unteren Flamme 70 besteht, und eine äußere Hülle oder einen Mantel aus 0~ oder Luft. Die relativen Größen der Strömungsraten von O₂ oder Luft durch die Leitungen 62 und 66, und von Hp durch die Leitung 64-, bestimmen, ob die Flamme 71 überwiegend eine wasserstoffreiche oder eine sauerstoffreiche Flammenemissionsquelle ist. Ein selektives flammenfotometrisch.es Detektieren von nur schwefelhaltigen oder phosphorhaltigen Verbindungen erfordert eine wasserstoffreiche Flammenumgebung. Für die oben angegebenen Abmessungen von Flammenspitzen und Turm kann die Flamme 71 dadurch wasserstoffreich

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gemacht werden, daß die folgenden Strömungsraten eingehalten werden:

Luft durch Leitung 62 mit 80 ml pro Minute Luft durch Leitung 66 mit 170 ml pro Minute Wasserstoff durch Leitung 64- mit 14-0 ml pro Minute. Für diese Gasströmungen durch einen Brenner mit den angegebenen Abmessungen reicht die Gesamtmenge an Sauerstoff, die durch die Leitungen 62 und 66 zugeführt wird, aus, etwa 70 % der Gesamtmenge des angelieferten Wasserstoffs zu verbrauchen. Im Vergleich mit dem einflammigen Brenner bekannter Art, der oben in Verbindung mit der US-PS 3 4-89 4-98 diskutiert wurde, stellen die hier vorgeschlagenen Abmessungen und Strömungsraten für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine deutliche Herabsetzung der Menge unverbrannten Wasserstoffs dar, der in den Abgasen ausgestoßen wird. Die hier vorgeschlagenen Abmessungen und Strömungsraten sind bei der praktischen Durchführung der Erfindung nicht als restriktiv zu betrachten. Alle Abmessungen können entweder vergrößert oder verkleinert werden, solange die resultierenden Gasstromraten in stabilen Flammen 70 und 71 resultieren, wobei die obere Flamme 71 wasserstoffreich ist.

Mit wasserstoffreichen Gasströmungen, wie sie oben beschrieben sind, emittieren schwefelhaltige und phosphorhaltige Verbindungen ihre charakteristischen blauen und grünen Färbungen in einem gut definierten Kernbereich der Flamme 71· Diese Färbungen treten im Kernbereich auf, weil dieser der Bereich der Flamme ist, in dem Sauerstoff am meisten mangelt. In der äußeren Peripherie der Flamme, wo Sauerstoff reichlicher vorhanden ist, verringert sich die Intensität von Schwefel oder Phosphor anzeigenden Emissionen. Sowohl die Schwefel anzeigenden

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als auch die Phosphor anzeigenden Emissionen treten im gleichen Kaumbereich der Flamme 71 auf, so daß es möglich ist, die gleiche optische Betrachtungsachse für beide Modi des selektiven Detektierens zu verwenden. Weiterhin ist der Raumbereich der oberen Flamme, der zur Schwefel- und/oder Phosphor-Detektierung verwendet wird, relativ unempfindlich gegen Variationen in der Stromrate des Trägergases, das das Probenmaterial in die untere Flamme 70 bringt, wenigstens im Bereich von 10 bis 100 ml pro Minute durch die Leitung 62 für die Flammenspitzen- und Turm-Abmessungen, die oben angegeben sind.

Abweichend von der oberen Flamme von bekannten doppelflammigen Brennern ist der Kernbereich der oberen Flamme 71 eines Brenners nach der Erfindung nicht durch eine äußere Färbungshülle maskiert, die durch Emissionen von Materialien verursacht ist, die aus den heißen Flammenspitzen ausgasen.

Das Detektieren der für die interessierenden Verbindungen charakteristischen Emissionen kann durch konventionelle spektrofotometrische Techniken durchgeführt werden. Eine geeignete spektrofotometrische Technik ist in Fig. 3 illustriert, wo Emissionen von der Flamme 71 durch ein optisches Fenster 75 im Turm 73 in ein geeignetes optisches System 80 geleitet werden, um zu einem spektral selektiven optischen Filter 81 weitergelassen zu werden. Die durch das Filter 81 hindurchtretende Lichtfrequenz trifft auf eine Fotovervielfacherröhre 82 auf, die mit geeigneter elektronischer Schaltung verbunden ist, um das Vorhandensein interessierender Verbindungen im Probenmaterial anzuzeigen (und gewünschtenfalls eine quantitative Messung der Intensität zu liefern). Es

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wird anerkannt, daß in gewissen Anwendungsfällen es vorteilhaft sein kann, das Filter 81 durch eine Monochromator einrichtung zu ersetzen.

In gewissen Anwendungsfällen, beispielsweise beim selektiven Detektieren von stickstoffhaltigen Verbindungen, ist es erforderlich, daß die obere Flamme 71 sauerstoffreich ist. Bei einem Brenner mit den oben angegebenen Abmessungen von Flammenspitze und Turm kann die Flamme 71 dadurch sauerstoffreich gemacht werden, daß die folgenden Strömungsraten eingehalten werden: Luft durch Leitung 62 mit 80 ml pro Minute Luft durch Leitung 66 mit 500 ml pro Minute Wasserstoff durch Leitung 64- mit 70 ml pro Minute. Für diese Gasströmungen durch einen Brenner mit den angegebenen Abmessungen reicht die Gesamtmenge an Sauerstoff, die durch die Leitungen 62 und 66 geliefert wird, mehr als aus, um den gesamten angelieferten Wasserstoff zu verbrauchen. Wieder sind die vorgeschlagenen Abmessungen und Strömungsraten zur Aufrechterhaltung einer oxydierenden Flamme nicht als restriktiv zu betrachten. Alle Abmessungen können vergrößert oder verkleinert werden, solange die resultierenden Gasströmungsraten in stabilen Flammen 70 und 71 resultieren, wobei die obere Flamme sauerstoffreich ist.

Die chemolumineszente Reaktion NO + 0 -^- NOp + hi> wurde früher in Flammen beobachtet, bei denen NO ein Verbrennungsprodukt ist, d.h., in sehr heißen Wasserstoff/ Luft-Flammen, wo N^ von der Luft zersetzt wird.

Diese Reaktion war bisher nicht brauchbar für analytische Zwecke beim Detektieren des Vorhandenseins und der Menge von stickstoffhaltigen Verbindungen, und zwar wegen der

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störenden Strahlungen von anderen Reaktionen. Mit dem doppelflammigen Brenner nach der Erfindung kann eine quantitative Messung von stickstoffhaltigen Verbindungen in einer Probe dadurch erhalten werden, daß diese chemolumineszente Reaktion in der oberen Flamme 71 betrachtet wird, wo störende Emissionen von anderen Reaktionen unterdrückt sind.

Bei der Technik nach der Erfindung werden die stickstoffhaltigen Verbindungen aus dem Probenmaterial zunächst in der sauerstoffhaltigen unteren Flamme 70 verbrannt, um, neben anderen Verbrennungsprodukten, Stickoxyd zu erzeugen. Das NO reagiert dann mit O-Atomen in der oberen Flamme 71, um die chemolumineszente Bildung von NC>2 zu erhalten.

Die gründliche Mischung der NO-Moleküle im Bereich zwischen den beiden Flammen resultiert in einer Diffusion von NO-Molekülen durch das Volumen der sauerstoffreichen oberen Flamme 71» so daß die Beobachtbarkeit des Bereichs der Flamme, in dem die Reaktion stattfindet, verbessert wird.

Die für die chemolumineszente NO+0-Reaktion charakte- ■ ristische Strahlung kann mit einer spektrofotometrischen Technik beobachtet werden, wie sie oben in Verbindung mit Fig. 5 besprochen wurde. Zum optimalen Detektieren sollte eine rot-verstärkte FotovervielfacherrÖhre 82 verwendet werden, zusammen mit einem Filter 81, das Licht mit gewählten Wellenlängen größer als 500 mn durchläßt.

Die Erfindung ist anhand von speziellen Ausführungsformen beschrieben worden. Variationen der Flammenbetrachtungstechnik sowie Variationen der Konstruktion des Brenners selbst liegen im Bereich der Erfindung. Beispielsweise

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kann es in gewissen Anwendungsfällen vorteilhaft sein, die obere Flamme von oben statt von der Seite zu betrachten.

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Claims

Vl P463 D Patentansprüche

1. Verfahren zur Analyse einer chemischen Substanz, bei dem die chemische Substanz in eine wasserstoffreiche erste Flamme eingeführt wird und die Verbrennungsprodukte und überschüssiger Wasserstoff von der ersten Flamme in eine zweite Flamme geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsprodukte und der überschüssige Wasserstoff durch eine Leitungsstruktur mit erheblicher thermischer Leitfähigkeit geleitet werden, so daß die Leitungsstruktur im Betrieb zur Färbung der zweiten Flamme nicht beiträgt, und daß das Vorhandensein einer Farbe in der zweiten Flamme detektiert wird, die das Vorhandensein eines bestimmten Bestandteils in der chemischen Substanz anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt in der Peripherie der zweiten Flamme kontrolliert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt in der Peripherie der zweiten Flamme soweit kontrollierbar ist, daß die zweite Flamme an ausreichendem Sauerstoff zur Reaktion mit dem gesamten Wasserstoff der zweiten Flamme verarmt, so daß eine wasserstoffreiche zweite Flamme entsteht.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Flamme eine Schwefel anzeigende blaue Farbe detektiert wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Flamme eine Phosphor anzeigende grüne Farbe detektiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt in der Feripherie der zweiten Flamme so kontrollierbar ist, daß mehr als ausreichend Wasserstoff zur Reaktion mit dem gesamten Wasserstoff der zweiten Flamme zur Verfügung steht, so daß eine säuerstoffreiehe zweite Flamme entsteht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Färbung der zweiten Flamme detektiert wird, die von einer chemischen Reaktion resultiert, die elementaren Stickstoff anzeigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die chemische Reaktion aus einer chemolumineszenten molekularen Rekombination von Stickoxyd und Sauerstoffatomen zur Bildung von Stickstoffdioxydmolekülen besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Färbung der zweiten Flamme detektiert wird, die aus einer chemischen Reaktion resultiert, die elementaren Kohlenstoff anzeigt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die das Vorhandensein eines bestimmten Bestandteils in der chemischen Substanz anzeigende Farbe durch spektrofotometrische Einrichtungen detektiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrofotometrische Einrichtung aus einer

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Einrichtung zur Beobachtung der zweiten Flamme durch einen Fotovervielfacher durch ein optisches Filter besteht.

12. Zweiflammiger Brenner zur Verwendung bei der Analyse von Probenmaterial, bestehend aus einer inneren Leitungsstruktur, von der ein Ende eine erste Flammenspitze definiert , einer äußeren Leitungsstruktur, von der ein Ende eine zweite Flammenspitze definiert, wobei die beiden Flammenspitzen räumlich getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Leitungsstruktur innerhalb der äußeren Leitungsstruktur angeordnet ist, um einen Kanal zwischen den Leitungsstrukturen für Wasserstoff, ein oxydierendes Gas und das Probenmaterial zu einem Bereich in der Rachbarschaft der ersten Flammenspitze zu schaffen, so daß angrenzend an die erste Flammenspitze eine wasserstoffreiche erste Flamme aufrechterhalten werden kann, daß die äußere Leitung so geformt ist, daß sie dafür sorgt, daß Verbrennungsprodukte und überschüssiger Wasserstoff von der ersten Flamme an der zweiten Flammenspitze austreten, so daß eine zweite Flamme in einer säuerstoffhaltigen Umgebung angrenzend an die zweite Flammenspitze aufrechterhalten werden kann, und daß die innere und äußere Leitungsstruktur chemisch inert gegen Verbrennungsprodukte von der ersten Flamme sind, die Leitungsstrukturen ferner erhebliche thermische Leitfähigkeit haben und in thermisch leitender Berührung mit einer Wärmeableitung stehen, so daß die Leitungsstrukturen nicht zur Färbung der zweiten Flamme während des Betriebs des Brenners beitragen.

13- Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Leitungsstruktur aus rostfreiem Stahl besteht.

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14-. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Leitungsstruktur aus einem keramischen Material besteht.

15. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Leitungsstruktur aus rostfreiem Stahl besteht.

16. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Leitungsstruktur aus einem keramischen Material besteht.

17. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Einführen eines sauerstoffhaltigen Gases mit kontrollierter Strömungsrate in den Bereich in der Nachbarschaft der zweiten Flammenspitze vorgesehen ist.

18. Brenner nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen sauerstoffhaltigen Gases in den Bereich in der Nachbarschaft der zweiten Flammenspitze aus einer Turinstruktur besteht, die die innere und äußere Leitungsstruktur einschließt.

19. Brenner nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die innere und die äußere Leitungsstruktur allgemein Zylinderkonfiguration haben und koaxial mit Bezug aufeinander angeordnet sind.

20. Brenner nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugang für Wasserstoff zum Bereich in der Nachbarschaft der ersten Flammenspitze über den Kanal zwischen der inneren Leitungsstruktur und der äußeren Leitungsstruktur geschaffen ist.

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21.Brenner nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugang für das oxydierende Gas und das Probenmaterial zum Bereich in der Nachbarschaft der ersten Flammenspitze über die innere Leitungsstruktur geschaffen ist.

22. Brenner nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Kombination mit spektrofotometrischen Einrichtungen zum Detektieren eines speziellen Bestandteils im Probenmaterial.

23. Kombination nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrofotometrische Einrichtung eine Einrichtung zum Beobachten einer chemolumineszenten molekularen Rekombination von Stickoxyd und Sauerstoffatomen zur Bildung von Stickstoffdioxydmolekülen umfaßt.

24·. Kombination nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die spektrofotometrische Einrichtung eine Fotovervielfachereinrichtung aufweist.

25· Kombination nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotovervielfachereinrichtung in Verbindung mit einem optischen Filter verwendet wird.

26. Brenner nach Anspruch 18 in Kombination mit spektrofotometrischen Einrichtungen zum Detektieren eines speziellen Bestandteils im Probenmaterial.

27. Brenner nach Anspruch 20 in Kombination mit spektrofotometrischen Einrichtungen zum Detektieren eines speziellen Bestandteils im Probenmaterial.

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28. Brenner nach Anspruch 21 in Kombination mit spektrofotometrischen Einrichtungen zum Detektieren eines speziellen Bestandteils im Probenmaterial.

29· Verfahren zum Detektieren stickstoffhaltiger Verbindungen in einem Probenmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenmaterial zur Reaktion zur Erzeugung von Stickoxydmolekülen gebracht wird, und daß eine chemolumineszente Reaktion der Stickoxydmoleküle mit Sauerstoffatomen zur Bildung von Stickstoffdioxydmolekulen beobachtet wird, wobei das Probenmaterial in eine erste Flamme eingeführt wird, um Verbrennungsprodukte zu erzeugen, die Stickoxyd enthalten, das Stickoxyd in eine oxydierende zweite Flamme geleitet wird und eine Färbung der zweiten Flamme beobachtet wird, die die chemolumineszente Reaktion anzeigt.

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