DE3743785A1

DE3743785A1 - Method of evaporating sample solutions in tubular atomisation devices

Info

Publication number: DE3743785A1
Application number: DE19873743785
Authority: DE
Inventors: Erwin Dipl Phys Dr Hoffmann; Christian Dipl Phys Dr Luedke; Michael Dipl Phys Czerwensky
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1987-03-02
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1988-09-15
Also published as: DD258069A1

Abstract

The invention relates to a method of evaporating sample solutions in tubular sample reception devices for atomic absorption and atomic emission spectrometry and can be used for all trace analysis by atomic spectroscopy. It is characterised in that the evaporation is carried out by lowering the pressure to a range of 10-50 torr and, during evaporation, a gas flow is maintained in the direction of the longitudinal axis of the pipe from both pipe ends to a feed orifice (dosing orifice) provided in the middle, with the gas being pumped out via this feed orifice.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eintrocknung von Probenlösungen in rohrförmigen Probenaufnahmevorrichtungen für die Atomabsorptions- und Atomemissions-Spektrometrie und ist in der gesamten atomspektroskopischen Analytik im Spurenbereich anwendbar.The invention relates to a method for drying Sample solutions in tubular sample collection devices for atomic absorption and atomic emission spectrometry and is in all atomic spectroscopic analysis applicable in the trace area.

In der flammenlosen Atomabsorptions- und Atomemissions- Spektrometerie werden zur Analyse flüssiger Proben be heizbare Graphitrohre eingesetzt. Zum Einbringen der Probe weisen diese Graphitrohre mittig eine Dosieröffnung auf. Die Probe wird nach dem Einbringen bei relativ niedriger Temperatur getrocknet, falls erforderlich anschließend verascht und dann bei hoher Temperatur atomisiert. Das Graphitrohr dient neben seiner Funktion als beheiz barer Probenträger dem Zusammenhalten der Atomdampfwolke. Zur Gewährleistung einer schnellen Atomisierung der Probe und einer langen Aufenthaltsdauer der Atomwolke im Innern des Graphitrohres muß die Probe nach Möglichkeit in der Rohrmitte gehalten werden, da hier die Temperatur am höchsten ist.In the flameless atomic absorption and emission Spectrometry is used to analyze liquid samples heatable graphite tubes are used. For introducing the sample these graphite tubes have a metering opening in the middle. The sample becomes relatively lower after insertion Temperature dried, if necessary then ashed and then atomized at high temperature. In addition to its function, the graphite tube serves as a heater bar the sample holder holding the atomic vapor cloud together. To ensure rapid atomization of the sample and a long stay of the atomic cloud inside of the graphite tube, the sample must be in the Pipe center are kept, since here the temperature at is highest.

Bei Rohren mit glatten Innenwänden, wie z. B. bei den be kannten pyrolytisch beschichteten Graphitrohren hat sich gezeigt, daß sich die Proben bei Erwärmung stark ausbreiten und bis zu den Enden der Graphitrohre gelangen können. Hier findet durch die relativ niedrigeren Temperaturen gegen über den Temperaturen in Rohrmitte nur eine unvollständige Verdampfung statt, so daß das Probenmaterial verschleppt wird, für die Analyse teilweise verloren geht und bei nach folgenden Messungen anderer Proben stört.For pipes with smooth inner walls, such as. B. at the be knew pyrolytically coated graphite tubes shown that the samples spread strongly when heated and can get to the ends of the graphite tubes. Here, due to the relatively lower temperatures above the temperatures in the middle of the pipe only an incomplete one Evaporation instead, so that the sample material is carried over is partially lost for analysis and at after subsequent measurements of other samples.

Es ist bekannt, zur Behinderung der Ausbreitung der Probe in Längsrichtung des Graphitrohres zumindest einen Teil der Rohrinnenfläche mit quer zur Rohrachse verlaufenden Rillen zu versehen (DE-OS 23 23 774, GO1N, 21/74).It is known to hinder the spread of the sample in the longitudinal direction of the graphite tube at least part of the Inner pipe surface with grooves running transversely to the pipe axis to be provided (DE-OS 23 23 774, GO1N, 21/74).

Nachteilig ist hierbei, daß bei pyrolytisch beschichteten Graphitrohren durch aggressive Probensubstanzen insbesondere an den Rillenkanten eine Schichtzerstörung erfolgt. Dies führt zu einer zunehmenden Eindringtiefe von Probenmaterial in das Graphitrohr und damit zu einer Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit.The disadvantage here is that with pyrolytically coated Graphite pipes through aggressive sample substances in particular A layer destruction occurs at the groove edges. This leads to an increasing penetration depth of sample material into the graphite tube and thus to an impairment the measuring accuracy.

Das Eintrocknen der Probe sollte bei Temperaturen erfolgen, bei denen das Zerspritzen vo Probensubstanz noch ausge schlossen ist, da andernfalls eine unkontrollierbare Be einflussung des Meßsignals erfolgt. Um die Trocknungszeiten möglichst zu verkürzen, muß die Trocknungstemperatur jedoch so hoch wie möglich gewählt werden. Dies erfordert eine hohe Temperaturkonstanz, die durch eine entsprechende Heiz einrichtung gewährleistet werden muß. Insbesondere bei Wechsel des Graphitrohres kann bei unterschiedlichen elektrischen Widerstandswerten der Rohre diese erforderliche Temperaturkonstanz nicht gewährleistet werden.The sample should be dried at temperatures in which the spattering of sample substance is still out is closed, otherwise an uncontrollable loading influence of the measurement signal takes place. At the drying times To shorten as much as possible, however, the drying temperature be chosen as high as possible. This requires one high temperature constancy, which is ensured by an appropriate heating facility must be guaranteed. Especially at Changing the graphite tube can be different electrical resistance values of the pipes this required Constant temperature cannot be guaranteed.

Es ist dann erforderlich, eine erneute Optimierung der Trocknungstemperatur vorzunehmen. It is then necessary to re-optimize the Make drying temperature.

Die bei der Probentrocknung entstehenden Lösungsmittel dämpfe neigen dazu, an kühleren Stellen außerhalb des Rohres, wie z. B. in der Umgebung der Dosieröffnung zu kon densieren. Hierdurch erhöht sich die Gefahr einer Verun reinigung des Rohrinnern und damit der Verfälschung des Meßsignals.The solvents generated during sample drying vapors tend to be in cooler places outside the Pipe, such as B. in the vicinity of the metering opening to con densify. This increases the risk of injury cleaning the inside of the pipe and thus falsifying the Measurement signal.

Ziel der Erfindung ist es, bei einem Verfahren zur Ein trocknung von Probenlösungen in Rohren, die in der Atomabsorptions- und Atomemissions-Spektrometrie eingesetzt werden, Störungen bzw. Verfälschungen des Meßsignals zu vermeiden, die aus dem Eintrocknungsprozeß resultieren.The aim of the invention is in a method for a drying of sample solutions in tubes in the Atomic absorption and atomic emission spectrometry used disturbances or falsifications of the measurement signal avoid that result from the drying process.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Eintrocknung von Probenlösungen in Atomisatorrohren anzugeben, bei dem eine Ausbreitung der Probe in Längs richtung von Rohren mit glatter Innenfläche stark ver ringert wird, jedoch ein genügend großer Bereich der Innen fläche in der Rohrmitte von der eingebrachten Probe bedeckt werden kann, der Einfluß unterschiedlicher elektrischer Widerstandswerte der Rohre sich nicht auf das Verhalten der Probe bei der Eintrocknung auswirkt und bei dem die beim Eintrocknen entstehenden Lösungsmitteldämpfe daran gehindert werden, in der Umgebung der Dosieröffnung zu kondensieren.The invention has for its object a method for drying sample solutions in atomizer tubes specify the spread of the sample in longitudinal direction of pipes with smooth inner surface strongly ver is cleared, but a sufficiently large area of the inside area in the middle of the tube covered by the introduced sample can be the influence of different electrical Resistance values of the pipes do not affect behavior of the sample during drying and in which the solvent vapors formed on it when it dries be prevented in the vicinity of the metering opening condense.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eintrocknung durch Absenken des Drucks auf einen Bereich von 10-50 Torr erfolgt. Dabei wird während der Ein trocknung eine Gasströmung in der Rohrlängsachse von beiden Rohrenden zu einer mittig vorgesehenen Dosieröffnung aufrechterhalten und über die Dosieröffnung das Gas abgepumpt. The object is achieved in that the Drying by lowering the pressure on an area from 10-50 Torr. It is during the on drying a gas flow in the pipe longitudinal axis of both pipe ends to a metering opening provided in the center maintain and the gas through the metering opening pumped out.

Erfindungsgemäß befindet sich das Atomisatorrohr, das die Probe auf seiner Innenfläche enthält, in einem vakuumdicht verschließbaren Behälter, der mindestens einen Stutzen zum Anschluß einer Vakuumpumpe und zwei Gaseinlaßöffnungen aufweist. Nach dem Einbringen der Probe wird der Behälter vakuumdicht verschlossen und ein Ventil zum Abpumpen des Gases geöffnet. Es wird bis zu einem vorgewählten niederen Druck im Bereich von 10-50 Torr abgepumpt und durch ständige Gaszuführung und laufendes Abpumpen dieser Druck gehalten. Infolge der Absenkung des Drucks gibt die Probenflüssigkeit infolge ihres Dampfdrucks Lösungsmittel in Dampfform ab, das durch die Vakuumpumpe abgesaugt wird. Für die Eintrocknung der Probenlösung wird keine zusätz liche Erwärmung des Atomisatorrohres benötigt. Da sowohl die Probenlösung als auch die Rohrwand eine gleichbleibend niedrige Temperatur aufweisen, bleibt die Probe in der Mitte des Rohres ohne sich in Längsrichtung auszubreiten und trocknet gleichmäßig ein. Die Trocknungszeiten werden durch entsprechende Wahl des Drucks bestimmt, wobei jedoch ein Sieden der Probenlösung zu vermeiden ist.According to the invention is the atomizer tube that the Contains sample on its inner surface in a vacuum tight closable container which has at least one nozzle for Connection of a vacuum pump and two gas inlet openings having. After inserting the sample, the container closed vacuum-tight and a valve for pumping the Gases open. It gets down to a selected one Pumped out pressure in the range of 10-50 Torr and through constant gas supply and continuous pumping of this pressure held. As a result of lowering the pressure there Sample liquid due to its vapor pressure solvent in vapor form, which is sucked off by the vacuum pump. No additional is required for drying the sample solution Liche heating of the atomizer tube needed. Because both the sample solution as well as the tube wall a constant have low temperature, the sample remains in the Center of the tube without spreading in the longitudinal direction and dries evenly. The drying times are determined by appropriate choice of pressure, however Avoid boiling the sample solution.

Die Öffnung zum Abpumpen befindet sich in der Nähe der Dosieröffnung, so daß außerhalb des Atomisatorrohres ein niedrigerer Druck herrscht als in demselben und das Gas durch die Dosieröffnung hindurchströmt. Die Gaszuführung erfolgt symmetrisch zu den beiden Rohrenden, so daß sich eine Gasströmung in der Rohrlängsachse von beiden Rohr enden zur mittig angeordneten Dosieröffnung ausbildet. Infolge dieser Gasführung ist außerhalb der Dosieröffnung und in der Abpumpleitung ein niedrigerer Druck als im Atomisatorrohr selbst vorhandenen, so daß eine Kondensation des Lösungsmittels in der Nähe der Dosieröffnung unter bleibt. The drainage opening is near the Dosing opening so that outside of the atomizer tube the pressure is lower than in the same and the gas flows through the metering opening. The gas supply takes place symmetrically to the two pipe ends, so that a gas flow in the pipe longitudinal axis of both pipes ends to the centrally arranged metering opening. As a result of this gas flow is outside the metering opening and a lower pressure in the pump down line than in Atomizer tube itself, so that condensation of the solvent near the metering opening below remains.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawing.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Atomi satorrohr in einem Behälter mit den Anschlüssen für die Gaszu- und -abfuhr.The drawing shows a schematic of an Atomi sator tube in a container with the connections for the Gas supply and removal.

Das Atomisatorrohr 1 ist mittels der Halterung 2 in einem vakuumdicht verschließbaren Behälter 3 angebracht, der zwei Stutzen 4; 5 zum Anschluß einer Vakuumpumpe und zwei Stutzen 6; 7 für die Gaszuführung aufweist. Über der Dosieröffnung 8 des Atomisatorrohres 1 zum Einbringen der Probe 9 ist außen am Behälter 3 ein Deckel 10 vorgesehen, der mittels einer Vakuum dichtung 11 am Behälter anliegt.The atomizer tube 1 is attached by means of the holder 2 in a container 3 which can be closed in a vacuum-tight manner and which has two connecting pieces 4; 5 for connecting a vacuum pump and two nozzles 6; 7 for the gas supply. Above the metering opening 8 of the atomizer tube 1 for introducing the sample 9 , a lid 10 is provided on the outside of the container 3, which lies against the container by means of a vacuum seal 11 .

Die Stutzen 4; 5 für die Vakuumpumpe sind zu beiden Seiten des Deckels 10 am Behälter 3 angebracht, während die Stutzen 6; 7 für die Gaszufuhr in der Nähe der Stirnseiten des Behälters 3 angeordnet sind. Die in diesen Stirnseiten angebrachten Fen ster 12; 13 ermöglichen die Beobachtung der Probe 9 während der Eintrocknung und der nachfolgenden Veraschung und Atomisierung. Die Probenlösung 9; 10-50 µl, wird mit einer µl-Pipette durch die Dosieröffnung 8 auf die Innenwand des Atomisator rohres 1 gebracht. Nach dem vakuumdichten Verschluß des Be hälters 3 erfolgt das Abpumpen auf den vorgewählten Nieder druck, z. B. 20 Torr. Gleichzeitig wird das Ventil für die Gaszuführung geöffnet. Unter ständigem Abpumpen über die Stutzen 4; 5 wird Gas über die Stutzen 6; 7 zugeführt, so daß mittels der Gasströmung von beiden Enden des Atomisator rohres 1 zur mittig angeordneten Dosieröffnung 8 das Lösungsmittel in Dampfform abgeführt wird. Die eingetrockneten Bestandteile der Probe bleiben auf der Innenwand des Atomisatorrohres 1 zurück. Die weitere Behandlung der Probe 9 (Veraschung, Atomisierung) erfolgt in bekannter Weise.The nozzle 4; 5 for the vacuum pump are attached to the container 3 on both sides of the lid 10 , while the nozzle 6; 7 are arranged for the gas supply in the vicinity of the end faces of the container 3 . The fen ster 12 attached in these end faces ; 13 enable observation of sample 9 during drying and the subsequent ashing and atomization. The sample solution 9 ; 10-50 µl, is brought with a µl pipette through the metering opening 8 onto the inner wall of the atomizer tube 1 . After the vacuum-tight closure of the container 3 Be the pumping down to the preselected low pressure, for. B. 20 torr. At the same time, the valve for the gas supply is opened. With constant pumping over the nozzle 4; 5 is gas over the nozzle 6; 7 supplied so that the solvent is discharged in vapor form by means of the gas flow from both ends of the atomizer tube 1 to the centrally arranged metering opening 8 . The dried components of the sample remain on the inner wall of the atomizer tube 1 . The further treatment of sample 9 (ashing, atomization) is carried out in a known manner.

Claims

Process for drying sample solutions in tubular sample receiving devices for atomic absorption and atomic emission spectrometry, characterized in that the drying takes place by lowering the pressure to a range of 10-50 Torr and during the drying in the sample receiving device a gas flow in the tube longitudinal axis of both pipe ends to a centrally provided metering opening is maintained, the gas being pumped out via this metering opening.