DE4216508A1

DE4216508A1 - Feststoffanalysengerät (Vorrichtung und Verfahren)

Info

Publication number: DE4216508A1
Application number: DE19924216508
Authority: DE
Inventors: Ortwin Dr Brandt; Paul Prof Dr Roth; Kuno Dr Picard; Hans-Juergen Von D Wachtendonk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1993-11-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Feststoffanalysengerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie die Verfahrensweise zur Bestimmung absoluter Feststoffmassenanteile nach dem Anspruch 6.

Eine Vorrichtung zur Verbrennung von Proben in Bestandteilgase mit nachfolgender Elementaranalyse, insbesondere für Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff ist bekannt (Patent Nr. DE 33 01 971.1). Dabei wird die Probe in einen Tiegel gegeben und verbrannt. Die Verbrennungsgase werden an in sich abgeschlossenen CO-, CO₂ und H₂O-Infrarotmeßzellen vorbeigeleitet, damit der Kohlenstoff- bzw. Wasserstoffanteil bestimmt werden kann. Bei dieser Meßmethode wird die breitbandige Absorption von IR-Strahlung durch komplette Banden der IR-aktiven Bestandteilgase genutzt, um Informationen über die ursprüngliche Konzentration der Probenbestandteile zu erhalten. Nach dem Prinzip des nicht- dispersiven Photospektrometers wird die nach der Absorption verbliebene IR- Lichtenergie in der entsprechenden Infrarotmeßzelle absorbiert und in ein elektrisches Signal umgesetzt. Analysenergebnisse müssen zur Quantifizierung auf die vergleichende Verbrennung von Proben bezogen werden, deren Bestandteile bereits zuvor auf andere Weise im Wege einer Elementaranalyse ermittelt worden sind.

Schwachpunkte des oben beschriebenen Verfahrens ergeben sich aus Querempfindlichkeiten der Infrarotmeßzellen für andere IR-aktive Gase und der beschränkten Nachweisempfindlichkeit und Genauigkeit. Unterhalb der Grenze von einigen µg pro Gramm Einwaage können Kohlenstoff- und Schwefelgehalte nicht verläßlich gemessen werden. Bei der Kohlenstoffbestimmung ergeben sich zudem durch die Belegung der Probenoberfläche mit atmosphärischem CO₂ Fehler. Der Kalibriervorgang berücksichtigt diesen Effekt nicht ausreichend, da sich die Oberfläche der zu analysierenden Probe hinsichtlich Größe und Vorgeschichte beträchtlich von dem bei der Kalibrierung verwendeten Vergleichsmaterial unterscheiden kann. Der hier beschriebene Fehler gewinnt an Bedeutung, wenn die absoluten Kohlenstoffmassen in der Metallstruktur klein sind. Eine Vorbehandlung der Probe unter Luftabschluß ist bei handelsüblichen Geräten nicht vorgesehen und ist bisher nicht Stand der Analysentechnik.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Feststoffanalysengerät zu erstellen, das in Verbindungmit einer neuen Verfahrensweise geeignet ist, bestimmte Stoffanteile in der Feststoffmatrix mit höherer Genauigkeit bei kleineren Nachweisgrenzen absolut zu messen. Wegen der verwendeten Absolutmeßtechnik ist außer der schnellen Analyse eine Nutzung zu Kalibrierzwecken möglich.

Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungsmäßig dadurch gelöst (s. Merkmale des Anspruches 1), daß an Stelle eines nichtdispersiven Photospektrometers ein IR-Diodenlaser in Verbindung mit einer Vielfachreflexionsmeßzelle verwendet wird. Dadurch wird es möglich, einzelne Rotations-Schwingungslinien hochaufgelöst zu vermessen. Die Information über die Konzentration der molekularen Gase CO₂, SO₂, CO, H₂O usw. ergibt sich im Gegensatz zum bekannten Feststoffanalysengerät nicht mehr aus der globalen Energieabsorption ganzer Banden, sondern aus der Intensitätsverteilung bzw. aus ausgewählten Intensitäten einzelner hochaufgelöster Absorptionslinien. Eine Kalibrierung im herkömmlichen Sinne durch Vergleich mit Proben, deren Fremstoffanteil bekannt ist, kann entfallen, wenn das im Anspruch 14 genannte Auswertungsverfahren benutzt wird. Durch die Verwendung langer Absorptionswege, die sich durch eine Vielfachreflexionsmeßzelle realisieren lassen, kann zudem die Nachweisgrenze stark abgesenkt werden. Als weitere Neuerung wird das Meßgasleitungssystem vollkommen hochvakuumdicht ausgeführt. Das Eindringen von Umgebungsluft wird durch die Verwendung einer Schleusentechnik für Probe und Probenaufnahme (Tiegel) verhindert.

Die bekannte Verfahrensweise wird erfindungsgemäß wie folgt modifiziert:

- Digitale Aufzeichnung der Intensität I₀ bei evakuierter Vielfachreflexionsmeßzelle.
- Einsetzen des extern auf 1000°C geheizten glühenden Tiegels in die Tiegelschleuse mit nachfolgender Ausheizung im Gerät.
- Evakuieren und anschließendes Spülen der Tiegelschleuse mit Inertgas.
- Zugabe der Probe durch die Probenschleuse.
- Evakuieren und anschließendes Spülen der Probenschleuse mit Inertgas.
- Öffnen der Verbindung zwischen Proben- und Tiegelschleuse und Einflüllen der Probe in den Tiegel.
- Ausheizen der Probe im Intertgasstrom (Pyrolyse) mittels einer geeigneten Einrichtung zwecks Entfernung von Adsorbaten.
- Sammeln des bei der Pyrolyse anfallenden desorbierten Gases in einer Vielfachreflexionsmeßzelle und Messung der Gaskomponenten.
- Beenden der Pyrolyse, wenn die Konzentration der IR-aktiven Gase nicht mehr steigt.
- Erneutes Evakuieren der Vielfachreflexionsmeßzelle.
- Sammeln des bei der Reaktion anfallenden Reaktionsgases in einer Vielfachreflexionsmeßzelle, bis die von dem nachzuweisenden IR-aktiven Stoff verursachte Absorption nicht mehr wächst.
- Digitale Aufzeichnung der Absorptionslinie oder der Liniengruppe, über die der IR-Diodenlaser abgestimmt wird.
- Erfassung der Gastemperatur und des Drucks in der Vielfachreflexionsmeßzelle.
- Auswertung der gespeicherten Signale mit Hilfe eines Computerprogramms, das aus den spektroskopischen Daten der Absorptionslinien mit Hilfe von theoretischen Profilfunktionen (Voigt oder Galatry) und unter Berücksichtigung des Lambert-Beerschen Gesetzes eine Intensitätsverteilung I/I₀= f (Wellenlänge) für die Stelle des Spektrums berechnet, an der gemessen worden ist. Der Vergleich mit den gemessenen Intensitäten liefert den Absorberpartialdruck. Daraus kann zusammen mit dem Volumen der Meßzelle die Masse der festen Stoffe berechnet werden, die durch die Reaktion in das IR-aktive Meßgas überführt worden sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich durch die gezielte Auswahl der Absorptionslinien. Eine Gruppe starker, dicht benachbarter Linien desselben Absorbers ist einer vollkommen separierten Linie in der Regel vorzuziehen, da unter Betriebsbedingungen durch die unvermeidbare Durckverbreiterung eine Überlagerung der Gruppenmitglieder bewirkt wird. Es scheint eine neue Linie zu entstehen, deren Minimum stärker ausgeprägt ist als das Minimum einer gleich starken Einzellinie. Die auf diese Weise erzeugte Steigerung der Signalgröße führt zu einer Verbesserung der Meßgenauigkeit und einer Anhebung der Nachweisempfindlichkeit.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Als Beispiel wurde der simultane Nachweis von Kohlenstoff und Schwefel über die Oxide CO, CO₂ und SO₂ nach der Verbrennung von Eisen gewählt. Selbstverständlich können auch andere reaktive gasförmige Stoffe und andere feste metallische Stoffe verwendet werden. Beim Einsatz eines Widerstandsheizelements an Stelle der Induktionsheizung können auch elektrisch nicht leitende Stoffe erhitzt und chemisch umgesetzt werden. Eine wesentliche Bedingung bei der Auswahl des gasförmigen Reaktionspartners ist die IR-Aktivität der nachzuweisenden gasförmigen Reaktionsprodukte, die aus den Fremdanteilen der Metallmatrix mit dem gasförmigen Reaktanden gebildet werden. Die Beschreibung einer C-S-Analyse erfolgt an Hand der Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 4.

Fig. 1: Blockschaltbild eines Feststoffanalysengerätes zum Nachweis von 2 verschiedenen Stoffen.

Fig. 2: Ausschnitt aus der Whitezelle zur Darstellung der verstellbaren Spiegel.

Fig. 3: Ansteuerung der Laserdioden.

Fig. 4: Ausprägung des Minimum in Abhängigkeit vom Abstand der Linienzentren.

Das in Fig. 1 an Hand eines Blockschaltbildes dargestellte Feststoffanalysengerät besteht im wesentlichen aus der Reaktions- und Schleusenkammer 1 mit der Induktionsheizung 2, der darüber befindlichen Probenschleuse 3, dem mehrstufigen Staubfilter 4, drei Lasertemperatur- und Stromregelungseinheiten 5 bis 7, je einer Laserdiode 8 und 9 zur Messung der Kohlenstoffoxide CO und CO₂, einer weiteren Laserdiode 10 zum Nachweis von SO₂, drei Kollimatoren 11 bis 13 zur Parallelisierung der 3 Laserstrahlen, drei optischen Filterelementen 14 bis 16 entsprechend der drei Laserdioden, einer Polychromatoroptik 17 zur Vereinigung der 3 Einzelstrahlen, einer Vielfachreflexionsmeßzelle 18 mit externer Spiegelverstellung (s. Fig. 2) und UV-Wasserdesorber 19, die hinsichtlich des Strahlengangs als Whitezelle ausgeführt ist, einer Abbildungsoptik 20, einem Detektor 21 zur Erfassung der Laserstrahlung, einer mehrstufigen Vakuumpumpe 22 sowie einem Vorverstärker 23, einer Datenerfassungseinheit 24 und einer Auswertungseinheit 25. Außerdem werden eine Druck- und Temperaturmeßeinrichtung 26 bzw. 27 zur Ermittlung der Druck- und Temperaturbedingungen in der Vielfachreflexionsmeßzelle, mehrere Ventile 28 bis 38 und zwei Drosselventile 39 und 40 benötigt.

Das Drosselventil 39 ist so eingestellt, daß der Druck während der Pyrolyse oder Reaktion in den Kammern 1 und 3 konstant bei etwa 3 bar bleibt, obwohl Gas in die anfangs evakuierte Vielfachreflexionsmeßzelle abfließt. Eine aktive Druckregelung ist nicht erforderlich, da der einmal eingestellte Durchfluß infolge der Verblockung am Drosselventil konstant ist. Die Rohrleitung 41 und alle Meßgas führenden Teile des Feststoffanalysengeräts können beheizt werden und sind zur Herabsetzung von Adsorptionseffekten innen poliert und zusätzlich mit Gold beschichtet.

Die optischen Bauteile 8 bis 21 befinden sich in einer Kapselung 42, die vollkommen luftdicht gegen die Umgebung abschließt und mit meßneutralem, nicht infrarotaktivem Gas, wie z. B. Stickstoff der Reinheit 5.0, gespült wird. Auf diese Weise wird die Absorption des Laserlichts durch atmosphärisches CO₂ vermieden.

Die Vielfachreflexionsmeßzelle ist als ausheizbare Hochvakuumanlage ausgelegt. Da sehr kleine Meßgasmengen nachgewiesen werden sollen, sind Meßgasverluste, wie z. B. durch Adsorption an den Wänden, zu vermeiden bzw. zu minimieren. Aus diesem Grunde sind die inneren Oberflächen poliert und mit Gold beschichtet. Um die Anlagerung von Meßgas oder von Wassermolekülen zu verhindern, ist neben der Heizung ein aus einer speziellen UV-Lampe bestehendes Wasserdesorbersystem 19 (Patent Nr.: EP 86 90 7083.9 W) in die Zelle so integriert, daß der IR-Strahlengang nicht gestört wird.

Damit ein Absorptionsweg eingestellt werden kann, der ein Vielfaches der Meßzellenlänge beträgt, ist der Lichtweg in der bekannten Weise durch mehrfache Reflexion an 3 Spiegeln gefaltet (Whiterzelle). Zur Einstellung verschieden langer Absorptionswege (Meßbereiche) sind 2 der 3 Spiegel verstellbar. Damit zusätzliche Oberflächen in der Meßzelle vermieden werden, wurde der Mechanismus zur Verstellung der in der Zelle montierten Spiegel nach außen verlagert.

1 - Reaktionskammer und Tiegelschleuse
2 - Induktionsheizung
3 - Probenschleuse
4 - Staubfilter
5, 6, 7 - Laserstrom- und Lasertemperatursteuerung
8, 9, 10 - Laserdioden zum Nachweis von CO, CO₂ und SO₂
11, 12, 13 - Kollimatoren
14, 15, 16 - Filterelemente
17 - Polychromator
18 - Vielfachreflexionsmeßzelle
19 - UV-Wasserdesorber
20 - Abbildungsoptik
21 - Infrarotstrahlungsdetektor
22 - mehrstufige Vakuumpumpe
23 - Vorverstärker mit Impedanzwandelung
24 - Transientenrecorder
25 - Computer
26 - Druckmeßeinrichtung
27 - Temperaturmeßeinrichtung
28 - hochvakuumdichter Verschluß der Probenschleuse
29 - hochvakuumdichter Verschluß zwischen Probenschleuse und Reaktionskammer (Tiegelschleuse)
30 - hochvakuumdichter Verschluß der Reaktionskammer (Tiegelschleuse)
31 bis 38 - hochvakuumdichte 2/2-Wegeventile
39, 40 - Drosselventile
41 - beheizbare Leitung
42 - luftdichte Kapselung, die die optischen Bauteile einschließt
43 - Tiegel zur Aufnahme der Probe

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus der Vielfachreflexionsmeßzelle dargestellt, der die Montierung eines Spiegels und die Anordnung des Verstellmechanismus exemplarisch zeigt. Der Verstellmechanismus, z. B. eine oder mehrere Mikrometerschrauben 5, greift außen an einem Flansch 4 an, an dessen Innenseite ein Spiegel 3 befestigt ist. Der Flansch 4 ist über einen kurzen biegsamen Edelstahlringwellenschlauch 2 mit dem Körper der Vielfachreflexionsmeßzelle 1 verbunden. Die Verstellung des Spiegels 3 wird durch den externen Mechanismus 5 bewirkt, der auf dem Endflansch 6 der mit Unterdruck beaufschlagten Meßzelle 1 gelagert ist. Die Verstellung des Spiegels 3 erfolgt gegen die Kraft, mit der der Flansch 4 infolge der Druckdifferenz zwischen Meßzelleninnerem und Umgebung belastet wird.

1 - Vielfachreflexionsmeßzelle
2 - Ringwellschlauch
3 - Spiegel
4 - Flansch
5 - Verstellmechanismus (Mikrometerschraube)
6 - Endflansch der Vielfachreflexionsmeßzelle

Die Verfahrensweise bei der Feststoffanalyse wird an hand der zuvor genannten Darstellungen Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 nachfolgend beschrieben.

Vor und nach der Analyse ist die Vielfachreflexionszelle samt Meßgasleitungen und Schleusenkammern evakuiert. Als erster Verfahrensschritt wird die Intensität I₀ ohne Absorbergas in Abhängigkeit von der Wellenlänge gemessen und über den Transientenrecorder im Computer gespeichert. Dieser Verfahrensschritt ist notwendig, weil die so ermittelten Meßwerte später im Rahmen der Auswertung benötigt werden. Zu Beginn der Analyse werden alle Ventile geschlossen. Der extern auf 1000°C vorgeheizte Probentiegel wird glühend durch den Verschluß 30 in die Reaktionskammer gegeben, die sofort wieder verschlossen und evakuiert wird. Danach werden die Kammern 1 und 3 mit Argon geflutet, bis ein leichter Überdruck erreicht ist. Die Probe wird nun durch den Verschluß 28 in die obere Kammer 3 eingebracht, die sofort über Ventil 38 evakuiert und anschließend mit Argon gefüllt wird. Durch Öffnen des Verschlusses 29 gelangt die metallische Probe in den noch heißen Tiegel 43. Das Induktionsfeld wird eingeschaltet, und Probe und Tiegel werden unter Argon bei 1000°C geglüht. Durch diese Pyrolyse werden die chemischen und physikalischen Bindungskräfte zwischen der Probenoberfläche und adsorbierten Gasanteilen überwunden, so daß an der Oberfläche haftendes atmosphärisches CO₂ mit dem Argonspülgas entfernt wird. Das anfallende Gas, Argon mit Spuren von CO₂, wird über den Staubfilter und eine beheizte kurze Leitung 42 in die evakuierte Meßzelle geleitet, gesammelt (Ventil 36 geschlossen) und auf CO₂ überprüft. Die Auswertung der Meßsignale wird später beschrieben. Nach der vollständigen Desorption atmosphärischer CO₂-Anteile steigt die CO₂-Konzentration in der Zelle nicht mehr. Der Argonstrom wird abgeschaltet und die Anlage komplett evakuiert. Erst nach diesem Verfahrensschritt wird die Reaktion durch Zugabe von Sauerstoff eingeleitet. Die aufgeheizte Eisenprobe befindet sich im Sauerstoffstrom. Der Gasdruck liegt bei ca. 3 bar. Das anfallende Gas, Sauerstoff mit Spuren der Verbrennungsprodukte CO, CO₂ und SO₂, wird auf demselben Weg wie beim Pyrolyseprozeß in die Vielfachreflexionsmeßzelle geleitet und dort gesammelt, bis sich keine weiteren Änderungen der 3 verschiedenen Spurengaskonzentrationen ergeben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Ventile 31 und 32 geschlossen, und die Induktionsleitung 2 schaltet sich ab. Im folgenden beginnt die schnelle Auswertung der Absorbtionslinien, die durch die Spurengase CO, CO₂ und SO₂ erzeugt worden sind.

Fig. 3 zeigt das Zeitverhalten der drei Diodenlaser und das daraus resultierende Detektorsignal. Alle Laserdioden weisen dieselbe jedoch phasenverschobene Periodizität auf. Die laserdioden sind jeweils für 100 µs eingeschaltet. In dieser Zeit wird die Wellenlänge der schmalbandigen Laseremission kontinuierlich über eine oder mehrere zuvor ausgewählte RS-Linien des Absorbers verschoben, so daß ein hochaufgelöstes Bild der wellenlängenabhängigen Absorption in der ausgewählten Linie und ihrer Umgebung entsteht. Dieses hochaufgelöste Teilspektrum wird im folgenden als "Scan" bezeichnet. Nach der Einschaltdauer von 100 µs wird der Laser für 400 µs ausgeschaltet. Die Einschaltzeiten der anderen Laser sind in der Weise zeitlich versetzt, daß die aktive Phase der Laserdioden 2 und 3 genau in die inaktive Phase der Laserdiode 1 fällt. Am Detektor steht die gezeigte Aneinanderreihung von CO-, CO₂- und SO₂-Scans zur Verfügung, die in einem Transientenrecorder gespeichert und zur weiteren Bearbeitung an den Computer übertragen wird. Es wird daher nur ein einziger breitbandiger Detektor benötigt. Die Einstellung des Lasers erfolgt nur einmal beim Einschalten des Feststoffanalysengeräts und wird später nicht mehr verändert. Die Lasertemperatur wird automatisch auf den vorgewählten Sollwert geregelt. Die Auswertung der Meßsignale beginnt sofort, nachdem das Detektorsignal durch Auslösung des digitalen Speichers aufgezeichnet worden ist. Bei der vorgesehenen Perodizität können insgesamt 300 Scans in 50 ms aufgezeichnet werden. Somit stehen 100 nahezu identische Scans für jeden der 3 Absorber zur Verfügung. Aus den spektroskopischen Daten der verwendeten Linien, dem Gesamtdruck der Meßzelle und der Gastemperatur kann im ausgewählten Spektralbereich mit Hilfe von Voigt- oder Galatryprofilen und dem Lambert-Beerschen Gesetz eine Intensitätsverteilung I/I₀=f (Wellenlänge) theoretisch ermittelt und an die gemessene Verteilung angepaßt werden. Die Auswertung berücksichtigt alle vom Transientenrecorder gespeicherten Scans. Bei hinreichender Übereinstimmung ergeben sich nach der Mittelung die Partialdrücke der Spurengasanteile CO, CO₂ und SO₂. Diese können mit Hilfe der Zustandsgleichung für ideale Gase bei Kenntnis des Meßzellenvolumens in Massenanteile umgerechnet und auf die Feststoffeinwaage bezogen werden.

Falls die Computerauswertung ergibt, daß sich die Absorptionslinien zu stark hinsichtlich der Größe unterscheiden, z. B. die SO₂-Linien bei dem gewählten Absorptionsweg kaum detektiert werden können, so wird ein neues Meßergebnis aus dem kontinuierlich aufzeichnenden Transientenrecorder nach Verlängerung des Absorptionsweges abgerufen. Zuvor wird programmgesteuert ein Weg gewählt, der eine ausreichende Absorption erwarten läßt. Erst nach einer zufriedenstellenden Auswertung wird das Meßgas aus der Vielfachreflexionszelle abgepumpt.

In Fig. 4a sind zwei gut separierte Rotations-Schwingungslinien beim Gesamtdruck p und der Gastemperatur T dargestellt. Bei kleineren Abständen (angegeben als Differenz der Wellenlängenkehrwerte) ergeben sich unter diesen Bedingungen Überlagerungen. Schon bei relativ geringen Überschneidungen der Intensitätsverteilungen, wie in Fig. 4b, sind die Minima ausgeprägter als im Fall der separierten Linien, d. h. I/I₀ wird kleiner. Mit abnehmendem Abstand der Linienzentren wachsen die einzelnen Linien zu einer starken Linie zusammen, die bei kleinen Gaskonzentrationen leichter nachweisbar ist als die Einzellinien. Es ergeben sich damit Vorteile, wenn dicht benachbarte Linien gefunden werden können, die sich beim eingestellten Betriebsdruck vorteilhaft überlagern.

Claims

1. Feststoffanalysengerät zur Bestimmung von Stoffanteilen in der Matrix von festen Proben, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß

- sich die nachzuweisenden Bestandteile des festen Stoffes durch eine Reaktion in IR-aktive Gase überführen lassen,
- zum Nachweis ein abstimmbarer IR-Diodenlaser und eine Vielfachreflexionsmeßzelle verwendet werden,
- alle Meßgas führenden Teile hochvakuumdicht, evakuierbar und ausheizbar sind,
- alle Meßgas führenden Teile poliert und mit einer die Chemisorption mindernden Beschichtung versehen sind,
- das Meßgasleitungssystem durch Schleusen für Probe und Tiegel von der Umgebung abgekoppelt ist,
- die Vielfachreflexionsmeßzelle einen externen Einstellmechanismus für die intern montierten Spiegel besitzt,
- alle optischen Teile einschließlich der Vielfachreflexionsmeßzelle von einer luftdichten Kapselung umgeben sind,
- die Vielfachreflexionsmeßzelle mit einem UV-Wasserdesorbersystem ausgestattet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle optischen Teile und die Lichtmenge zwischen diesen Teilen von einer luftdichten Kapselung umgeben sind, die mit meßneutralem Gas gefüllt oder gespült werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vielfachreflexionsmeßzelle innen poliert und mit einer Beschichtung versehen ist, die die Chemisorption von Meßgasanteilen herabsetzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Vielfachreflexionsmeßzelle mit einem UV-Wasserdesorbersystem ausgestattet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die hochvakuumdichte Vielfachreflexionsmeßzelle mit einer externen Spiegelverstellung ausgestattet ist, die keine vakuumdichten Durchführungen erfordert.

6. Verfahren nach Anspruch 1 zur Probenvorbereitung und zur Feststoffanalyse, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß

- der Probentiegel glühend in die gleichzeitig als Schleusenkammer dienende Reaktionskammer eingebracht wird,
- der Probentiegel und die Probe durch eine Heizvorrichtung in einer Schleusenkammer unter Inertgas erwärmt und pyrolytisch von Adsorbaten gereinigt werden,
- die bei der Pyrolyse oder bei der Reaktion entstehenden Gase in einer Vielfachreflexionsmeßzelle gesammelt werden,
- für den laserspektroskopischen Nachweis jedes IR-aktiven Gases eine abstimmbare Laserdiode verwendet wird,
- die Dioden so angesteuert werden, daß die Emissionswellenlänge in einem kurzen Lichtpuls über eine einzige oder einige wenige Rotations-Schwingungslinien verschoben wird,
- die Laserdioden so angesteuert werden, daß nach einer kurzen Einschaltdauer (Puls) eine längere Zeit folgt, in der die Dioden ausgeschaltet sind,
- die Einschaltzeiten einer Diode stets in die Emissionspausen der anderen Dioden fallen,
- nur 1 Detektor benötigt wird,
- vor Beginn der Analyse die Intensität I₀ ohne Absorber digital aufgezeichnet wird,
- nach der Reaktion die Intensität I=f (Wellenlänge) gemessen wird, die durch die in der Vielfachreflexionsmeßzelle befindlichen Gase hervorgerufen wird,
- theoretisch ermittelte Intensitätsverhältnisse oder Verteilungen solcher Verhältnisse zwecks Bestimmung von Partialdrücken in einem Rechenverfahren an die gemessene Intensitätsverteilung angepaßt werden,
- die Datenerfassung mehrmals hintereinander auch nach Änderung des Absorptionswegs in der Vielfachreflexionsmeßzelle an demselben Meßgas erfolgen kann.

7. Verfahren nach Anspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Probentiegel glühend in die Schleusenkammer eingesetzt und dort mit Inertgas gespült wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Probe in eine Schleusenkammer eingesetzt wird, die anschließend evakuiert und mit Inertgas gefüllt wird, bevor die Probe in den in der zweiten Kammer befindlichen Tiegel gelangt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Probe im Tiegel unter Argon bei hohen Temperaturen geglüht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die bei der Pyrolyse oder Reaktion entstehenden Gase in einer Vielfachreflexionsmeßzelle gesammelt werden und die aus der Reaktion entstammenden Gase bis zum Abschluß der erfolgreichen Messung dort verbleiben.

11. Verfahren nach Anspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die einzelnen Laserdioden so angesteuert werden, daß über möglichst dicht benachbarte Linien des IR-aktiven Stoffes abgestimmt wird, die sich beim gewählten Betriebsdruck so überlagern, daß das Minimum ausgeprägter ist, als bei einer Einzellinie.

12. Verfahren nach Anspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dioden im Pulsbetrieb arbeiten und so angesteuert werden, daß die Einschaltzeiten der einzelnen Dioden stets in Emissionspausen der anderen Dioden fallen.

13. Verfahren nach Anspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor Beginn der Analyse die Intensität I₀ ohne Absorber digital gemessen und aufgezeichnet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Bestimmung des Absorberpartialdrucks berechnete Intensitätsverhältnisse I/I₀ oder Verteilungen dieser Verhältnisse an die gemessenen Verhältnisse oder Verteilungen der Verhältnisse angepaßt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 6, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die digitale Datenerfassung mehrmals hintereinander und auch nach einer Änderung des Absorptionswegs erfolgen kann.