DE3734001A1

DE3734001A1 - Apparatus for atomic absorbtion spectroscopy

Info

Publication number: DE3734001A1
Application number: DE19873734001
Authority: DE
Inventors: Bruno Huetsch; Wolfgang Prof Dr Frech; Gerhard Dr Schlemmer
Original assignee: Ringsdorff Werke GmbH; Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1989-04-20

Abstract

The sample supports arranged in a graphite tube furnace (carbon furnace) and used in atomic absorbtion spectroscopy contact the jacket of the tube furnace and are heated by resistance heating. In the new apparatus, the sample support is to be heated exclusively by radiation. The graphite tube furnace has a slot on one end face and the sample support is provided with lugs which engage in the slots. The plug-in connection provides a clearance between the sample support and the tube jacket. The apparatus reduces the scatter of the analytical results. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Graphitrohrofen mit Proben träger für die Atomabsorptionsspektroskopie.The invention relates to a graphite furnace with samples carrier for atomic absorption spectroscopy.

Die erste von L′vov vorgeschlagene Vorrichtung für atomabsorptionsspektroskopische Analysen enthielt einen Graphitrohrofen, in dem nach Erhitzung auf eine vorgegebene Temperatur die Probe in einem Graphittiegel oder Proben träger eingeführt wurde, der unabhängig vom Rohrofen erhitzt werden konnte. Verdampfung und Atomisierung der Probensubstanz und die Messung der Absorption erfolgt bei dieser Vorrichtung unter reproduzierbaren definierten Bedingungen, so daß die Streuung der Meßwerte vergleichs weise klein ist. Vorrichtung und Meßverfahren sind aber mit größerem Aufwand verbunden und in der Folge wurden deshalb verschiedene Vereinfachungen vorgeschlagen, z.B. der Ofen nach Massmann. Der Probenträger hat bei allen abgewandelten Vorrichtungen keinen eigenen Widerstands heizkreis, so daß Probenträger und Probe nach Einführung in den Graphitrohrofen im wesentlichen durch Strahlung erhitzt werden. Zwangsläufig gibt es dabei in der pulsartigen Aufheizphase eine Temperaturdifferenz zwischen Probenträger und Mantel des Graphitrohrofens, die weniger gut zu reproduzieren ist und entsprechend Genauigkeit und Empfindlichkeit der Analyse beeinträchtigen kann. The first device proposed by L′vov for Atomic absorption spectroscopic analysis included one Graphite furnace, in which after heating to a predetermined Temperature the sample in a graphite crucible or samples carrier was introduced, which is independent of the tube furnace could be heated. Evaporation and atomization of the Sample substance and the measurement of the absorption takes place at this device under reproducible defined Conditions so that the scatter of the measured values is comparative is small. Device and measuring method are associated with greater effort and were subsequently therefore proposed various simplifications, e.g. the Massmann oven. The sample holder has all modified devices do not have their own resistance heating circuit, so that sample carrier and sample after insertion in the graphite tube furnace essentially by radiation be heated. Inevitably there is in the pulse-like heating phase a temperature difference between Sample carrier and jacket of the graphite furnace, the less is good to reproduce and corresponding to accuracy and Sensitivity of the analysis.

H. Falk und A. Glismann erkannten, daß die Temperatur differenz und die Aufheizrate des Probenträgers bei konstanter Aufheizrate des Graphitrohrofens wesentlich durch elektrische Kontakte zwischen Rohrmantel und Probenträger beeinflußt werden, da ein Teil des Ofen stroms durch den meist plattenförmigen, auf dem Ofen mantel aufliegenden Probenträger fließt (Fresenius Z. Anal. Chem. (1986) 323, 748-753). Die Wirkung ver schiedener Temperaturdifferenzen und Aufheizraten, z.B. bei der Bestimmung kleiner Bleigehalte im Blut, haben I.L. Shuttler und H.T. Delves untersucht (J. Analyt. Atomic Spectrometry (1987) 2, 171). Die Streuung der Meßwerte war mit Standard-Probenträgern derart groß, daß die Analysenmethode für diese Bestimmung nicht geeignet war. Es gab vor allem beträchtliche Unterschiede in der Auslösezeit des Signals und der integralen Absorption, die offensichtlich auf Unterschiede in der Erhitzungsgeschwindig keit der Probe zurückgehen. Die üblichen Probeträger werden nach den Autoren nicht nur durch Strahlung, sondern auch durch Wärmeleitung und Joule′sche Wärme erhitzt. Zur Lösung des Problems wird die Entwicklung von Proben trägern vorgeschlagen, die ausschließlich durch Strahlung erhitzt werden und in einer reproduzierbaren Lage im Graphitrohrofen gehalten werden können.H. Falk and A. Glismann recognized that the temperature difference and the heating rate of the sample holder constant heating rate of the graphite tube furnace essential through electrical contacts between the pipe jacket and Sample carriers are affected as part of the oven flows through the mostly plate-shaped, on the stove sample carrier flows on the jacket (Fresenius Z. Anal. Chem. (1986) 323, 748-753). The effect ver different temperature differences and heating rates, e.g. when determining small amounts of lead in the blood I.L. Shuttler and H.T. Delves examined (J. Analyt. Atomic Spectrometry (1987) 2, 171). The spread of the Measured values with standard sample carriers were so large that the analysis method is not suitable for this determination was. Above all, there were considerable differences in the Triggering time of the signal and the integral absorption that obviously due to differences in the rate of heating of the sample. The usual sample carriers will be according to the authors not only through radiation, but also heated by heat conduction and Joule heat. To The solution to the problem is the development of samples carriers proposed solely by radiation be heated and in a reproducible position in the Graphite tube furnace can be kept.

Ein Probenträger, der eine kleinere Kontaktfläche mit dem Mantel des Graphitrohrofens hat als die quaderförmigen Standard-Probenträger, ist die "Pin Platform" (loc.cit). Dieser Probenträger ruht zur Verkleinerung der Kontakt flächen mit stiftartigen Stützen auf der Mantelfläche des Ofens. Die Lösung hat aber einige Nachteile, die einer allgemeinen Anwendung entgegenstehen. Die Lage des Probenträgers im Graphitrohrofen ist nicht zwangsläufig festgelegt, so daß sein genauer Ort im Rohrofen vom Geschick des Bedienungspersonals abhängt, die Erhitzung des Trägers durch Joule′sche Wärme wird nicht vollkommen ausgeschlossen und schließlich schränken die stiftartigen Stützen die Werkstoffwahl für den Probenträger wesentlich ein. Mit Stiften versehene Probenträger lassen sich nur aus besonderen Graphitarten herstellen, z.B. aus Glas kohlenstoff, der schwer bearbeitbar und nicht in der Reinheit herzustellen ist, die andere Graphitsorten haben. Aus dem zur Herstellung von Probenträgern in der Regel verwendeten Reinstgraphit lassen sich wegen der kleineren Festigkeit nur Träger mit breiteren, schienenförmigen Auflagen herausarbeiten, die größere Kontaktflächen mit dem Mantel des Graphitrohrofens haben und entsprechend einen größeren Stromfluß durch den Träger.A sample carrier that has a smaller contact area with the The shell of the graphite furnace has a cuboid shape The standard sample carrier is the "Pin Platform" (loc.cit). This sample holder rests to reduce the contact surfaces with pin-like supports on the lateral surface of the oven. The solution has some disadvantages, however oppose a general application. The location of the Sample carrier in the graphite tube furnace is not inevitable set so that its exact location in the tube furnace from Skill of the operator depends on the heating of the carrier by Joule's heat is not perfect excluded and finally restrict the pen-like Support the choice of material for the sample holder a. Sample carriers with pins can only be used made from special types of graphite, e.g. made of glass carbon that is difficult to machine and not in the To produce purity that other graphite types have. As a rule, for the production of sample carriers Pure graphite can be used because of the smaller Strength only beams with wider, rail-shaped Work out requirements, the larger contact areas with have the jacket of the graphite furnace and accordingly a greater current flow through the carrier.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen aus einer beliebigen Graphitsorte bestehenden Proben träger in einer reproduzierbaren Lage in dem Graphit rohrofen derart anzuordnen, daß beim Erhitzen des Ofens kein elektrischer Strom durch den Träger fließt.The invention is therefore based on the object samples consisting of any type of graphite carrier in a reproducible position in the graphite Arrange tube furnace in such a way that when the furnace is heated no electrical current flows through the carrier.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der plattenförmige Probenträger mit in der Plattenebene verlaufenden Zapfen versehen ist, die Zapfen in Schlitze eingreifen, die in eine Stirnfläche des Graphitrohrofens eingelassen sind und der Probenträger im Abstand vom Mantel des Graphitrohrs gehalten ist. Die Zapfen haben bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt, ihre Dicke entspricht der Stärke des plattenförmigen Probenträgers, so daß der Probenträger eine T-Form aufweist. Höhe und Tiefe der stirnseitigen Schlitze in dem Graphitrohrofen entsprechen zweckmäßig Höhe und Breite der Zapfen. The task is started with a device mentioned type in that the plate-shaped Sample carriers with those running in the plate plane Is provided, the pins engage in slots, which are embedded in an end face of the graphite tube furnace and the sample carrier is at a distance from the jacket of the Graphite tube is held. The cones preferred a rectangular cross section, its thickness corresponds to that Thickness of the plate-shaped sample carrier, so that the Sample carrier has a T-shape. Height and depth of the correspond to frontal slots in the graphite tube furnace appropriate height and width of the cones.

Beim Einschieben des Probenträgers in den Graphitrohr ofen rasten die Zapfen des Probenträgers in die Schlitze ein und halten den Probenträger, dessen Breite stets kleiner ist als der innere Durchmesser des Rohrofens bzw. bei außermittiger Anordnung der Schlitze kleiner als die durch die Schnittebene definierten Sekante. Ein körperlicher Kontakt zwischen dem Mantel des Graphit rohrofens und dem Probenträger besteht nur im Bereich der stirnseitigen Schlitze. Da die der Stromzu- und Ableitung dienenden Kontakte ebenfalls nur in diesem Bereich an der äußeren Mantelfläche des Graphitrohrofens anliegen, ist ein Stromfluß in dem einseitig aufgehängten Probenträger im wesentlichen ausgeschlossen und damit auch die Erwärmung des Probenträgers durch Joule′sche Wärme. Durch die stirnseitige Aufhängung des Probenträgers wird auch der Wärmefluß durch Wärmeleitung vergleichmäßigt, da Wärme nur über die vergleichsweise kleine Kontaktzone abfließen kann. Durch die Steckverbindung ist schließlich eindeutig und reproduzierbar die Position des Proben trägers im Graphitrohrofen festgelegt. Auch weniger geschicktes Bedienungspersonal kann ohne Verwendung von Spezialwerkzeugen die Probenträger leicht auswechseln, was besonders für die Analyse fester Substanzen wichtig ist.When inserting the sample holder into the graphite tube oven snap the cones of the sample holder into the slots and hold the sample holder, its width always is smaller than the inner diameter of the tube furnace or smaller with eccentric arrangement of the slots than the secant defined by the cutting plane. A physical contact between the coat of graphite tube furnace and the sample holder exist only in the area of the front slots. Because the power supply and Deriving contacts also only in this Area on the outer surface of the graphite furnace there is a current flow in the one-sided Specimen carriers essentially excluded and therefore also the heating of the sample holder by Joule's heat. Due to the front suspension of the sample holder the heat flow through heat conduction is evened out because Heat only through the comparatively small contact zone can drain off. Through the connector is finally the position of the sample is clear and reproducible Carrier set in the graphite tube furnace. Even less skillful operators can use without Special tools the sample carrier easily change what is particularly important for the analysis of solid substances.

Der Probenträger besteht aus einer beliebigen Graphit sorte, wie Elektrographit, Pyrographit oder Glaskohlen stoff. Bevorzugt wird die Herstellung des Trägers aus Reinstgraphit, der aus Elektrographit gewonnen wird, leicht zu bearbeiten ist und die erforderliche Reinheit aufweist. Der Träger kann oberflächlich in bekannter Weise mit einer dünnen Pyrographit-Schicht überzogen sein, um etwa seine Benetzbarkeit der Analysensubstanz anzupassen. The sample carrier consists of any graphite grade, such as electrographite, pyrographite or glass carbon material. The carrier is preferably produced from High-purity graphite, which is obtained from electrographite, is easy to work with and the required purity having. The carrier can be superficial in a known manner be coated with a thin layer of pyrographite in order to such as adapting its wettability to the analytical substance.

Der Probenträger wird in den kalten oder vorgeheizten Rohrofen eingeschoben und fast ausschließlich durch Temperaturstrahlung erhitzt, so daß insbesondere der Temperaturanstieg in der Probe, die Verdampfung und Atomisierung der Analysensubstanz durch die elektrische Belastung des Graphitrohrofens eingestellt und kontrolliert wird. Bei einem vorgegebenen Analysenprogramm ist die Streuung der Auslösezeit für die Signale sehr klein und die Wiederholbarkeit der Messungen außerordentlich gut. Die Probenträger bestehen aus den Graphit- oder Kohlen stoffsorten, die den jeweiligen Analysenbedingungen am besten entsprechen und beispielsweise eine bestimmte Porosität, Härte oder Reinheit haben. Eine Beschränkung auf Glaskohlenstoff, wie bei der bekannten "Pin Platform", gibt es nicht.The sample holder is in the cold or preheated Tube furnace inserted and almost exclusively through Thermal radiation heated, so that in particular Temperature rise in the sample, the evaporation and Atomization of the analyte by the electrical Load on the graphite tube furnace set and checked becomes. For a given analysis program, the Scatter the trigger time for the signals very small and the repeatability of the measurements is exceptionally good. The sample carriers consist of graphite or carbon Types of substances that match the respective analysis conditions best match and for example a certain one Have porosity, hardness or purity. A limitation on glassy carbon, like the well-known "Pin Platform", there is not any.

Versuche mit der Vorrichtung zeigten außer den beschriebenen Vorteilen eine andere Verbesserung, die besonders bei der Zeeman-Untergrundkorrektur zum Tragen kommt. Die gesamte Vorrichtung wird dabei in ein starkes Magnetfeld gebracht, wobei die auftretenden Schwingungen zum Teil so stark sind, daß der Probenträger aus dem Graphitrohrofen bewegt wird. Probenträger, die durch die Steckverbindung gehalten sind, verändern ihre Lage relativ zum Graphitrohrofen nicht und eignen sich auch für dieses Analyseverfahren.Experiments with the device showed in addition to those described Advantages of another improvement, particularly in the case of Zeeman background correction comes into play. The whole The device is placed in a strong magnetic field, the vibrations that occur are sometimes so strong, that the sample carrier is moved out of the graphite tube furnace. Sample carriers, which are held by the plug connection, do not change their position relative to the graphite furnace and are also suitable for this analysis method.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to drawings explained. Show it:

Fig. 1 einen Graphitrohrofen mit stirnseitig eingelassenen Schlitzen, Fig. 1 shows a graphite furnace with the front side recessed slots

Fig. 2 einen T-förmigen Probenträger, und Fig. 2 shows a T-shaped sample carrier, and

Fig. 3 eine Graphitrohrküvette mit eingesetztem Probenträger. Fig. 3 is a graphite tube cuvette with inserted sample holder.

Der zylinderförmige Graphitrohrofen 1 ist an einer Stirn fläche 2 mit Schlitzen 3 versehen, die sich im wesentlichen parallel zur Zylinderachse erstrecken (Fig. 1). Die den Rohrofen mit einer Stromversorgungseinheit verbindenden, an der äußeren Mantelfläche anliegenden Kontakte sind zeichnerisch nicht dargestellt. In Fig. 2 ist ein Proben träger 4 aus Reinstgraphit, Pyrographit oder Glaskohlen stoff dargestellt, der mit quaderförmigen Zapfen 5 versehen ist. In dem den Zapfen abgewendeten Bereich enthält der Probenträger einen verdickten Bereich 6, in dem eine Aus nehmung 7 zur Aufnahme der Analysensubstanz angeordnet ist. Das Zusammenwirken von Graphitrohrofen 1 und Probenträger 4 wird in Fig. 3 beispielhaft gezeigt. Der Probenträger 4 ist durch die aus den Schlitzen 3 und den quaderförmigen Zapfen 5 gebildete Steckverbindung fixiert, so daß der Probenträger 4, dessen Breite kleiner ist als der Innen durchmesser bzw. die Sekante des Graphitrohrofens 1, den Graphitrohrofen nur in der Steckverbindung berührt.The cylindrical graphite furnace 1 is provided on one end face 2 with slots 3 which extend substantially parallel to the cylinder axis ( Fig. 1). The contacts which connect the tube furnace to a power supply unit and which bear against the outer lateral surface are not shown in the drawing. In Fig. 2, a sample carrier 4 made of high-purity graphite, pyrographite or glassy carbon material is shown, which is provided with rectangular pin 5 . In the area facing away from the peg, the sample carrier contains a thickened area 6 , in which a recess 7 is arranged for receiving the analysis substance. The interaction of graphite tube furnace 1 and sample carrier 4 is shown by way of example in FIG. 3. The sample holder 4 is fixed by the plug connection formed from the slots 3 and the cuboid-shaped pin 5 , so that the sample holder 4 , whose width is smaller than the inside diameter or the secant of the graphite furnace 1 , only touches the graphite furnace in the plug connection.

Claims

1. Graphite tube furnace with sample holder for atomic absorption spectroscopy, characterized in that the plate-shaped sample holder is provided with pins running in the plane of the plate, slots are let into an end face of the graphite tube furnace, the pins engage in the slots and the sample holder is at a distance from it Jacket of the graphite furnace is held.

2. Graphite tube furnace according to claim 1, characterized records that the pin out cuboid forms are.

3. Graphite tube furnace according to claim 1 and 2, characterized characterized that the sample carrier Is T-shaped.

4. Graphite tube furnace according to claim 1, characterized records that the sample carrier from Reinst graphite exists.