DE3307251A1

DE3307251A1 - Verfahren und vorrichtung zum untersuchen von proben mittels flammenloser atomabsorptionsmessung

Info

Publication number: DE3307251A1
Application number: DE19833307251
Authority: DE
Inventors: Klaus-Richard Dr. 2000 Hamburg Sperling
Original assignee: SPERLING KLAUS RICHARD DR
Current assignee: SPERLING KLAUS RICHARD DR
Priority date: 1983-03-02
Filing date: 1983-03-02
Publication date: 1984-09-06

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen. von Proben
mittels flammenloser Atomabsorptionsmessung Die vorliegende Erfindung knüpft an die in den Schriften P 24 19 936.8 , .25 17 163.5 und P 30 42 631.4 beschriebenen Erfindungen an.Sie betreffen die Untersuchung von Proben mittels flammenloser Atomabsorptionsmessung,bei welcher die Probe in einem rohrförmigen Probenraum durch Aufheizung auf hohe Temperaturen zu einer Atomwolke atomisiert und ein Meßstrahlbündel durch die Atomwolke hindurchgeleitet wird.
Bei Untersuchungen der beschriebenen Art hängen Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit der Messung entscheidend davon ab,wie schnell die gesamte Probe atomisiert wird und wie lange im Vergleich dazu die Atomwolke im Strahlengang festgehalten wird.Jedes freigesetzte Atom wird infolge Gasströmungen und Thermodiffusion verteilt und kondensiert entweder an den kalteren Rohrenden oder es wird mit dem sich ausdehnenden aufgeheizten Schutzgas hinausgetragen.Die mittlere Verweilzeit im Rohr ist kürzer als die Zeitspanne,die zur vollständigen Atomisierung der Probe benötigt wird,sodaß sich niemals alle Atome gleichzeitig im Strahlengang befinden und somit niemals die maximale mögliche Extinktion erreicht wird ( vergl. DT-OS 2 19 191 und K.-R. Sperling " Determination of Heavy Metals in Sea Water and in Marine Organismus by flameless Atome Absorption Spectrophotometry XV .Matrix Effects in Graphit Tube Atomizers and WQys to Overcome them.
l?resenius Z. Anal. Chem. (1982)311: 656-664 ).Wird das sccessive entstehen der Atomwolke durch eine Fremdstoff-Matrix zusätzlich behindert,so verschlechtert sich auRerdem die Reproduzierbarkeit der Messungen beträchtlich. Dieses führt in der Umweltanalytik zu erheblichen Schwierigkeiten,denn die zu bestimmenden Schwermetalle finden sich in außerordentlich geringer Konzentration in einer sehr komplexen Probenmatrix.
Vorhergehende Anreicherungs-und Trennungsverfahren sind aber wegen der damit verbundenen Kontaminationsgefahren kaum noc beherrschbar.
Bei der heute üblichen Atomisierungstechnik werden z.B.
Graphitrohre von ca. 28mm Bange,8mm flurcl'messer und ca.
0,5mm Wanddichte so zwischen zwei Graphitkonen eingespannt, daß sie den Meßstrahl umschließen.Die Aufheizung erfolgt durch Hindurchleiten eines starken Stromes.Versuche,diese Technik im Hinblick auf die oben beschricbenen Unzulänglichkeiten zu verbessern,haben schließlich zur Entwicklung der so genannten, jetzt handelsüblichen,L'Vov'schen Plattform geführt.Hierbei handelt es sich um eine kleine Plattform aus Graphit,die in das Graphitrohr hineingelegt wird und auf welcher die eigentliche Atomisierung stattfindet.Wegen der thermischen Trägheit der Plattform erfolgt auf ihr die Atomisierung später als an der Rohrwand,sodaf3 die Atomwolke in eine Umgebung eintritt,die bereits aufgeheizt ist und in der die Ausdehnungsbewegungen bereits angelaufen sind.
Die hier beschriebene Lösung bringt deutliche Vorteile mit sich,sie schöpft jedoch die Möglichkeiten,die Atomwolke möglichst spontan in eine im "thermi schen Gleichgewicht" befindliche Umgebung hinein zu entlassen,noch bei weitem nicht aus.Aufgabe der vorliegenden ErfindunG ist es,demgegenüber wesentliche Verbesserungen einzuführen.( vergl. K.-R. Sperling und B.Bahr; "Matrixeffekte bei der Cadmiumbestimmung mit der L'Vov-Plattform 2.CAS-Kolloquium 14-17.3.1983 in Konstanz ).
Die erfindungsgemäßen Lösungen werden anhand der beiJiegenden Zeichnungen erläutert: Fig.1: Gezeigt wird ein klassisches Craphjtrohr,in welches ein zweites, von diesem umschlossenes hineingelegt wird.Das innere Rohr hat verdickte Enden,auf welchen es aufliegt.
Dadurch ist die Wärmeleitung, die ja von den kälteren Enden des Außenrohres her erfolgt,relativ träge und die Atomisierung findet statt,wenn das Außenrohr und das Gaspolster dort kingst die Atomisierungstemperatur erreicht haben.Dazu kommt, daß dann auch die Enden des Innenrohres schon warm gonug sind, uni eine Rekondensation der Rohre zu verhindern.Versuche mit ohren dieser Bauart liegen vor.Sie führen zu bislang ungewohnt hohen P1xtinktionen.Diese sind die Folge von einer bisher unerreichten Dichte der jeweils gebildeten Atomwolke.
( siehe: K.-R. Sperling und B.Bahr; "Matrixeffekte bei der Cadmiumbes-timmung mit der L'Vov-Plattform,2. CAS-Eolloquium, 14-17.3.1983 in Konstanz ).
Fig Gezeigt wird ein klassisches Graphitrohr,in welches wie oben, ein zweites,inneres Rohr hineingelegt ist.Letzteres besitzt in Längsrichtung drei Außenstege,welche eine direkte Berührung von Innen-und Außenrohr verhindern sollen.Hier erfolgt Wärmeübertragung als Loitung über die Außenstege und als Strahlung vom Außenrohr.Auch hier sollte die Erwärmung wesentlich später als im Außenrohr und gleichmäßiger als dort erfolgen.Darüber hinaus können Gasbewegungen in Richtung auf die Fingabeöffnung hin unbehinderter zwischen beiden Proben hindurch erfolgen.
Fig.3:Hier wird ein Innenrohr gezeigt,welches Vorteile der beiden vorher gezeigten Typen dadurch in sich vereinigt,daß von den Außenringen jetzt je drei Füße übrig bleiben.Es ist jedoch schwierig zu fertigen.
Fig.4. zeigt ein klassisches Graphitrohr mit handelsüblichem L'Vov'schem Schiffchen,welches aber durch einen Graphitdeckel so abgedeckt ist,daß das Erhitzen der Probe nicht durch Strahlung sondern durch Wärmeleitung erfolgen kann.(Auch zweigeteilte oder in der Mitte durchbohrte Deckel,die das Innere des L'Vov'schen Schiffchens in eine Art von kleinem Tiegel verwandeln,sind als erfindungsgemäße Lösung zu betrachten ).
Von außen angelegte Kühlkörper und Rohrverdickungen haben eine ähnliche Wirkung,wie die vorgenannten Vorrichtungen.
Sie werden aber hier nicht aufgeführt,weil sie bereits Gegenstand einer fniiieren Patentanmeldung des gleichen Erfinders sind ( P 30 42 631.4 ).
Auskleidungen und Füllungen aus hitzebeständigen Materialien,wie z.B. Tantal oder Wolframcarbid,können die Temperaturentwicklung im Rohr allgemein und am Atomisierungsort so gegeneinander verschieben,daß daraus eine wesentliche Signalverstrfrkung resultiert0 Auch sie ist deshalb als erfindungsgemäße Lösung zu betrachten.
- L e e r s e i t e -

Claims

Patentansprüche Vorrichtung zum Untersuchen von Proben mittels flammenloser Atomabsorptionsmessung, bei welcher die Probe in einem rohrförmigen Probenraum durch elektrische Aufheizung auf hohe Temperaturen zu einer Atomwolke atomisiert und ein Meßstrahlenbündel durch die Atomwolke hindurchgeleitet wird,dadurch gekennæeichnet.daß die Atomisierung in einem rohrförmigen Körper erfolgt,der Probe und Meßstrahl umschließt und der in die Mitte des beheizten äußeren Rohres hineingebracht wird, sodaß die Atomisierung zeitlich gegenüber dem Aufheizen des Außenrohres wesentlich verzögert wird.
2. Vorrichtung zum Untersuchen von Proben mittels flammenloser Atomabsorptionsmessung,bei welcher die Probe in einem rohrförmigen Probenraum durch elektrische Aufheizung auf hohe Temperaturen zu einer Atomwolke atomisiert und ein Meßstrahlenbündel durch die Atomwolke hindurchgeleitet wird,dadurch gekennzeichnet, das die Atomisierung in einem abgedeckten Tiegel oder Schiffchen erfolgt,welches in das Innere des rohrförmigen Außen-Probenkörpers hineingebracht wird.
3. Vorrichtung zum Untersuchen von Proben mittels flammenloser Atomabsorptionsmessung,-bei welcher die Probe in einem rohrförmigen Probenraum durch elektrische Aufheizung auf hohe Temperaturen zu einer Atomwolke atomisiert und ein Meßstrahlenbündel durch die Atomwolke hindurchgeleitet wird,dadurch gekennzeichnet daß verdickte Ausbildung an der Außenwand des Graphitrohres eine an dieser Stelle gegenüber dem Aufheizen des Rohres verzögertes Atomisieren bewirken.
4. Vorrichtung zum Untersuchen von Proben mittels flammenloser Atomabsorptionsmessung,bei welcher die Probe in einem rohrförmigen Probonraum durch elektrische Aufheizung auf hohe Temperaturen Zu einer Alommolke atomisiert und ein Meßstrahlenbündel durch die Atomwolke hindurchgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet , daß Füllungen oder Auskleidungen mit temperaturbeständigen Materialien zu einer günstigeren Temperaturverteilung im. Rohr führen.