DE69023409T2

DE69023409T2 - Atomabsorptionsspektrophotometer.

Info

Publication number: DE69023409T2
Application number: DE69023409T
Authority: DE
Inventors: Hayato Tobe; Masamichi Tsukada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2010-07-27
Also published as: EP0411481B1; EP0411481A2; AU5991790A; DE69023409D1; EP0411481A3; US5035505A; AU618201B2; JPH0363549A; JPH06100538B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Atomabsorptions-Spektralphotometer, und spezieller betrifft sie Photometer, die gleichzeitig mehrere in einer Probe enthaltene Elemente analysieren.
Bei der gleichzeitigen Atomabsorptionsanalyse mehrerer Elemente wird eine Gruppe von Elementen, die für gleichzeitige Messung optimal oder eher geeignet sind, abhängig von verschiedenen Bedingungen bestimmt, wie der Art und dem Zweck einer zu verwendenden Probe oder Temperaturbedingungen bis zur Atomisierung der jeweiligen in der Probe enthaltenen Elemente. Bei Atomabsorptionsspektroskopie ist eine jedem zu analysierenden Element entsprechende, eine Hohlkathodenlampe enthaltende Lichtquelle erforderlich. Demgemäß sind Hohlkathodenlampen entsprechend der Anzahl zu analysierender Elemente gleichzeitig in einem Lichtquellenabschnitt anzubringen.
Herkömmlicherweise enthält ein derartiger Lichtquellenabschnitt eine Gruppe von vier Hohlkathodenlampen, die gleichzeitig verwendet werden und die fest an Positionen angebracht sind, an denen Lichtflüsse in die Probe eindringen, wie es z.B. im Dokument JP-A-63-292040 offenbart ist.
Bei den oben genannten, herkömmlichen Techniken ändern sich die Kombinationen gleichzeitig zu messender Elemente abhängig von verschiedenen Bedingungen. Zu diesen Bedingungen gehören beispielsweise:
(1) das Gebiet der Probe; im Fall von Dosengetränken z.B. vier Elemente wie Aluminium, Eisen, Kupfer und Zink (aufgrund des Gesundheitsgesetzes); oder im Fall einer Photoresistlösung drei Elemente, nämlich Natrium, Eisen und Kalium.
(2) die Heiztemperatur. Eine Kombination aus Aluminium und Lanthan, die bei einer hohen Temperatur von ungefähr 3.000 ºC atomisiert werden, eine Kombination aus Cadmium und Quecksilber, die bei 1.500 ºC atomisiert werden.
(3) die Dichtedifferenz zwischen den in der zu messenden Probe enthaltenen Elementen.
(4) das Vorliegen verschiedener Zusätze; d.h. eines Zusatzes zum Verhindern stoßweisen Siedens einer Probe während des Erwärmens, oder Oxidationsstoffe und Sublimationsstoffe zum Erzielen besserer Absorptionssignale bei der Atomisierung.
Die herkömmlichen Techniken ermöglichen es nicht, jeweiligen Elementen entsprechende Hohlkathodenlampen abhängig von verschiedenen Änderungen der Bedingungen bereitzustellen und anzuordnen.
Demgemäß müssen, wenn eine Kombination gleichzeitig zu messender Elemente und Bedingungen für diese zu ändern sind, die Hohlkathodenlampen und Halter, die den entsprechenden Lampen elektrische Ströme zuführen, wie sie bisher verwendet werden, von Hand durch geeignete ausgetauscht werden.
Die Veröffentlichung von M. Retzik et al. "Concept and design of a simultaneous multielement GFAAS" in "International Laboratory", Vol. 18, No. 8, Oktober 1988, Shelton, CT, USA, Seiten 49 - 56 beschreibt ein Atomabsorptions-Spektralphotometer mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1. Dieses Gerät enthält zwei Gruppen von jeweils vier Lichtquellen und ermöglicht die gleichzeitige Messung von vier Elementen durch Auswählen einer der zwei Gruppen und durch Plazieren der vier Lichtquellen der ausgewählten Gruppe auf die Lichtfluß-Einfallspositionen. Die Veröffentlichung betrifft ein eingebautes Probenhandhabungssystem, das die Fähigkeit auf eine Gesamtautomatisierung für acht Elemente erweitert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Atomabsorptions-Spektralphotometer zu schaffen, das der Reihe nach mehrere ausgewählte Kombinationen gleichzeitig meßbarer Elemente messen kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 definierte Atomabsorptions-Spektralphotometer.
Gemäß der Erfindung wird eine beliebige Kombination von Lichtquellen, wie sie einer gleichen Anzahl gleichzeitig zu messender Elemente entsprechen, ausgewählt, und die Lichtquellen der ausgewählten Kombination werden an den Lichtfluß-Einfallspositionen angeordnet. Demgemäß wird, wenn die zu messenden Elemente geändert werden, eine Kombination von Lichtquellen für eine neue Kombination von Elementen leicht erzielt, ohne daß eine Beschränkung auf zuvor fest angeordnete Lichtquellen besteht, um dadurch Atomabsorptionsspektroskopie sehr wirkungsvoll auszuführen.
Eine Kombination von Lichtquellen, die einer größeren Anzahl von Elementen entspricht, als der Anzahl gleichzeitig meßbarer Elemente, oder die einer anderen Kombination von Elementen entspricht, wird vorab unter mehreren Lichtquellen ausgewählt, und die Lichtquellen der ausgewählten Kombination werden anschließend in die Lichtfluß-Einfallspositionen bewegt und dort angeordnet. Demgemäß kann diese Reihe von Analysevorgängen automatisch ausgeführt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems eines Atomabsorptions-Spektralphotometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine schematische Gesamtansicht eines Atomabsorptions-Spektralphotometers gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4A und 4B sind Flußdiagramme, die Verarbeitungsvorgänge angeben, wie sie durch das Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt werden;
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das Einzelheiten eines Schritts 111 in Fig. 4 angibt; und
Fig. 6 - 8 sind jeweils eine perspektivische Ansicht eines Lichtquellenabschnitts bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nun wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 - 5 beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Atomabsorptions- Spektralphotometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und sie zeigt speziell ein optisches System zur gleichzeitigen Analyse von vier Elementen. Wie dargestellt, enthält das optische System vier optische Achsen ((a)), ((b)), ((c)) und ((d)), auf denen Hohlkathodenlampen 3, 4, 5 und 6 angeordnet sind, deren Lichtflüsse durch vier Kugelspiegel 11 und einen Kugelspiegel 12 auf eine zylindrische Graphitcuvette 10 fokussiert werden, die einen Atomisierungsofen enthält, und die dann mittels eines Kugelspiegels 13 und eines Planspiegels 14, der vorhanden ist, um einen Achsversatzwinkel zu verringern, auf ein Spektroskop 27 geführt.
Die vier zum Spektroskop 27 geführten Lichtflüsse treten durch einen gemeinsamen Einfallsschlitz 27a in einen Planspiegel 27b ein, wo die Lichtflüsse in zwei obere Lichtflüsse und zwei untere Lichtflüsse aufgeteilt werden, die dann durch ein paar Kollimatoren 27c in zwei obere Lichtflüsse und zwei untere Lichtflüsse aufgeteilt werden; insgesamt vier unabhängige, parallele Lichtflüsse, die dann durch vier entsprechende Beugungsgitter 27d erneut in zwei obere Lichtflüsse und zwei untere Lichtflüsse verzweigt werden, die mittels eines Paars Kameraspiegel 27e und eines Paars Umlenk-Planspiegel 27 durch ein Paar Auslaßschlitze 279 ausgegeben werden. Diese ausgegebenen Lichtflüsse werden über ein Paar polarisierende Wollaston-Prismas 27h und einen Zerhakker 27k zu einer Photodetektoreinheit 28 geführt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird detailliert ein Aufbau von den Auslaßschlitzen 279 zur Photodetektoreinheit 28 beschrieben, in dem die oberen und unteren Lichtflüsse ((c')) und ((d')) mit den optischen Achsen ((c)) und ((d)) und ausgewählten Wellenlängen, wie vom Schlitz 279 abgestrahlt, zu Transversalwellen ((c)) und ((d )), die horizontal schwingen und Longitudinalwellen ((c )) und ((d )) die longitudinal schwingen, polarisiert werden, wenn sie durch das polarisierende Wollaston-Prisma 27h laufen. Die Transversal- und Longitudinalwellen entsprechen einem Proben- und einem Bezugslichtfluß, d.h. Lichtflüssen, die parallel bzw. normal zum Magnetfeld bei einer Hintergrundkorrektur (JIS K0121) durch das polarisierende Zeeman-Verfahren polarisiert sind, und sie werden abwechselnd mittels des Zerhackers 27k durch den Kugelspiegel 27i und den Planspiegel 27j hindurch selektiert und zur Photodetektoreinheit 28 geführt. Der Kugelund der Planspiegel 27i und 27j sind so ausgebildet, daß sie ein Bild auf dem Schlitz 279 auf die Drehfläche des Zerhakkers 27k so fokussieren, daß sie Bilder ((f)) und ((e)) der Transversal- bzw. der Longitudinalwelle voneinander beabstandet sind und daß derjenige Bereich des Prismas 27k, an dem die transversalen und longitudinalen Lichtkomponenten auf getrennt werden, auf eine Photodetektorfläche eines Photovervielfachers 28b fokussiert wird. Die vom Zerhacker 27k selektierten Transversal- und Longitudinalwellen ((c )) und ((c )) werden abwechselnd durch einen dachförmigen Planspiegel 28a nach oben abgelenkt und durch einen Photovervielfacher 281-3 erfaßt. Die durch den Zerhacker 27k spezifizierten Transversal- und Longitudinalwellen ((d )) und ((d )) werden durch den Planspiegel 28a abwechselnd nach unten abgelenkt und durch einen Photovervielfacher 281-4 selektiert. Diese erfaßten Wellen werden zur Signalverarbeitung in elektrische Signale umgesetzt. Während der obige Aufbau gemäß der Beschreibung auf die zwei optischen Achsen ((c)) und ((d)) ausgerichtet ist, wird ein ähnlicher Aufbau für die optischen Achsen ((a)) und ((b)) verwendet.
In Fig. 1 werden die Lichtflüsse von den den jeweils zu messenden Elementen entsprechenden Hohikathodenlampen 3 - 6 gleichzeitig entsprechend dem Anteil der im Atomdampf der Probe enthaltenen Elemente absorbiert, wenn sie durch die Graphitcuvette laufen, und die Lichtflüsse mit den den Zielelementen eigenen jeweiligen Wellenlängen werden durch das Spektroskop 27 ausgewählt und durch die jeweiligen Photovervielfacher im Photodetektor 28 erfaßt. Demgemäß werden die jeweiligen Dichten der Zielelemente aus den entsprechenden Absorptionswerten für den Atomdampf berechnet.
Eine erste und eine zweite Lampenumschaleinheit 21 und 22 bilden einen Teil der Merkmale der Erfindung, und sie versorgen Hohlkathodenlampen, die den Elementen entsprechen, die den jeweiligen Meßzwecken genügen, und sie ordnen sie auf den vier optischen Achsen ((a)), ((b)), ((c)) und ((d)) an. Die Lampenhalter 21a und 22a der Kathodenlampen 1 - 4 bzw. 5 - 8 werden unabhängig voneinander über Zahnräder 21c, 21d sowie 22c, 22d durch Schrittmotoren 21b bzw. 22b reversibel verdreht. In der Fig. 1 ist die erste Lampenumschalteinheit 21 für die optischen Achsen ((a)), ((b)) zuständig, auf denen die Hohlkathodenlampen 3 bzw. 4 angeordnet werden. Auf ähnliche Weise ist die zweite Lampenumschalteinheit 22 für die optischen Achsen ((c)), ((d)) zuständig, auf denen die Hohlkathodenlampen 5 bzw. 6 angeordnet werden.
Fig. 3 zeigt den Gesamtaufbau eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Photometers, das gleichzeitig vier Elemente analysiert. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 erfolgt eine Beschreibung bis zu einem Prozeß, der die den zu messenden Elementen entsprechenden Hohlkathodenlampen auf den optischen Achsen anordnet. Zunächst gibt die Meßperson über eine Steuerkonsole 40 Daten zu den Namen der zu messenden Elemente ein. Eine CPU 41 wählt eine optimale Kombination von Elementen aus den Eingangsdaten zu den Namen der Elemente auf Dialogbasis unter Bedingungen aus, wie sie den Elementen eigen sind, die in einer in einem Speicher 41a abgespeicherten Tabelle 1 aufgelistet sind, was gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 4 erfolgt. Sie weist ferner die Schrittmotoren 21b und 22b der Lampenumschalteinheiten 21 und 22 dazu an, die entsprechenden Hohlkathodenlampen auf den vorgegebenen optischen Achsen anzuordnen, was über eine E/A-Schnittstelle 42, eine Schrittmotorsteuerung 43 und einen Schrittmotortreiber 44 erfolgt. Demgemäß drehen sich die Schrittmotoren 21b und 22b unabhängig voneinander, um die Lampenhalter 21a und 22a über die Zahnräder 21c, 21d sowie 22c, 22d anzutreiben, um dadurch die den Elementen entsprechenden Hohlkathodenlampen, die zuvor in die Lampenhalter eingesetzt wurden, auf den optischen Achsen anzuordnen. Tabelle 1 Elementsymbol Wellenlänge Lampenstrom
Der obige Vorgang wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 4 beschrieben, das die Funktion der CPU anzeigt. Als erstes schaltet die Meßperson einen (nicht dargestellten) Hauptschalter ein, um das Photometer mit Spannung zu versorgen (Schritt 100), um dadurch dasselbe in Vorbereitung auf einen Meßvorgang zu initialisieren. Zu diesem Zeitpunkt wird die CPU 41 überprüft, der Wellenlängenantrieb wird auf seine Anfangswerte gesetzt, usw. Die Lampenumschalteinheiten gemäß der Erfindung werden ebenfalls in ihre Anfangspositionen versetzt (Schritt 101). Wenn die Reihe vorbereitender Vorgänge abgeschlossen ist, beginnt ein Einstellschritt für Meßbedingungen. In diesem Schritt gibt die Meßperson erforderliche Daten auf Dialogbasis unter Verwendung der CPU 41 und einer Anzeige 45 ein. Beim Eingeben der Namen der zu messenden Elemente wählt die Meßperson entweder die Verwendung einer Kombination von Elementen, wie bereits im Photometer aufgezeichnet und gleichzeitig zu messend, aus, oder sie gibt die Namen der gleichzeitig zu messenden Elemente ein (Schritt 102). Der Grund, weswegen die gleichzeitig zu messenden Elemente vorab aufgezeichnet werden, ist der, die Zeit zum Eingeben von Daten zu den Namen von Elementen bei jeder Messung einzusparen, da eine begrenzte Anzahl von Gruppen von Elementen, wie sie bei jeder Messung kombiniert werden, wie bei Routineanalysen, besteht.
Wenn die Verwendung einer aufgezeichneten Elementekombination ausgewählt wird, wird die aufgezeichnete Gruppe angezeigt (Schritt 103). In dieser Anzeige können die Namen der Elemente jeder Gruppe angezeigt werden, oder es kann der Name einer Probe angezeigt werden, wie z.B. "Dosennahrung" oder "Abwasser". Wenn unter den angezeigten Gruppen eine Zielgruppe ausgewählt wird und Daten zur ausgewählten Gruppe eingegeben werden (Schritt 104), erfolgt eine Anzeige zu den Namen der kombinierten Elemente der ausgewählten Gruppe und zu den Meßbedingungen, wie zur Meßzeit, zur Meßtemperatur, zur Meßtemperaturänderung oder zur Meßfrequenz (Schritt 104A). Es wird ermittelt, ob irgendwelche Änderungen in den angezeigten Meßbedingungen vorliegen (Schritt 105). Falls nicht, startet unmittelbar ein Bedingungseinstellvorgang (Schritt 119). Wenn irgendwelche Änderungen der Bedingungen vorliegen, wird ein Cursor auf dem Anzeigeschirm verschoben, um die erforderlichen Bedingungen zu ändern (Schritt 105A), und die Steuerung geht zum Bedingungseinstellvorgang über (Schritt 119).
Wenn im Schritt 102 "Namen der gleichzeitig zu messenden Elemente eingeben" ausgewählt wird, werden in einem Schritt 106 Daten zu den Namen der gleichzeitig zu messenden Elemente eingegeben. Es wird klargestellt, ob die jeweils eingegebenen Elementennamen als in der Tabelle 1 dargestellte Meßbedingungen im Speicher 41A aufgezeichnet sind (Schritt 107). Falls nicht, oder wenn die Aufzeichnungsbedingungen zu ändern sind, werden die Namen der Elemente und diese Bedingungen neu eingegeben (Schritt 108). Wenn klargestellt wird, daß die Meßbedingungen für alle eingegebenen Elementennamen aufgezeichnet sind (Schritt 107), wird die Anzahl eingegebener Elementenamen überprüft (Schritt 109). Wenn die Anzahl eingegebener Elementennamen fünf oder mehr ist, sind zwei Messungen oder mehr und demgemäß eine Unterteilung der Elemente in zwei Gruppen oder mehr erforderlich, da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nur bis zu vier Elemente gleichzeitig gemessen werden können.
Die Meßperson ermittelt, ob die Elemente für jede Gruppe vorab spezifiziert sind, wenn Daten zu den Elementenamen in einem Schritt 106 eingegeben werden (Schritt 110). Falls nicht, werden die optimal zu kombinierenden Elemente bestimmt und gemäß Veraschungs- und Atomisiertemperaturen gruppiert, die Bedingungen sind, wie sie jedem der Elemente eigen sind, die in der im Speicher 41A abgespeicherten Tabelle 1 enthalten sind (Schritt 111). Alle Elemente der so erhaltenen Gruppe werden bei einem Veraschungsprozeß verascht. Jedoch sollte bei der Veraschungstemperatur keine Atomisierung auftreten.
Der Inhalt des Schritts 111 wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Es sei angenommen, daß die Elemente gemäß der Veraschungstemperatur gruppiert sind und daß die maximale Anzahl von Gruppen zwei ist. Alle Elemente, deren Namen eingegeben wurden, werden in der Reihenfolge der Veraschungstemperatur angeordnet (Schritt 200). Es ist über prüft, ob Elemente mit niedrigem Schmelzpunkt unter 400 ºC in den angeordneten Elementen enthalten sind (Schritt 201). Falls nicht, wird überprüft, ob die Gesamtanzahl der Elemente vier oder weniger ist (Schritt 202), in welchem Fall alle Elemente als zu einer Gruppe gehörig behandelt werden (Schritt 203). Wenn die Anzahl der Elemente vier überschreitet, werden vier Elemente in der Reihenfolge abnehmender Veraschungstemperatur als zu einer ersten Gruppe gehörig behandelt, und die restlichen Elemente werden als zu einer zweiten Gruppe gehörig behandelt (Schritt 204). Wenn Elemente mit einem Schmelzpunkt unter 400 ºC enthalten sind, wird überprüft, ob die Anzahl dieser Elemente vier oder kleiner ist (Schritt 205). Falls nicht, werden vier Elemente in der Reihenfolge abnehmender Veraschungstemperatur als zu einer ersten Gruppe gehörig behandelt, und die restlichen Elemente werden als zu einer zweiten Gruppe gehörig behandelt, deren Elemente mit einem Hinweiszeichen zur Ermittlung durch die Meßperson in späteren Schritten versehen werden (Schritt 206). Wenn die Anzahl von Elementen mit einem Schmelzpunkt unter 400 ºC vier oder kleiner ist, wird die Anzahl der restlichen Elemente überprüft (Schritt 207) und Elemente mit einem Schmelzpunkt unter 400 ºC werden als zu einer ersten Gruppe und die restlichen als zu einer zweiten Gruppe gehörig behandelt (Schritt 208). Wenn die Anzahl von Elementen mit einem Schmelzpunkt unter 400 ºC vier oder kleiner ist und die Anzahl der restlichen Elemente vier überschreitet (Schritte 205 - 207) werden vier Elemente in der Reihenfolge zunehmender Veraschungstemperatur als zu einer zweiten Gruppe gehörig und die restlichen als zu einer ersten Gruppe gehörig behandelt, deren Elemente mit einem Hinweiszeichen zur Ermittlung durch die Meßperson in späteren Schritten versehen werden (Schritt 209).
Die Veraschungstemperatur jeder Gruppe in einem bei einer tatsächlichen Messung ausgeführten Temperaturprogramm wird auf den Wert der niedrigsten der jeweiligen Veraschungstemperaturen, die die Elemente der Gruppe mit Veraschung aufweisen, eingestellt, während die Atomisierungstemperatur auf die höchste der Atomisierungstemperaturen eingestellt wird, die die Elemente dieser Gruppe aufweisen, um dadurch alle Elemente dieser Gruppe auf einen Schlag zu erwärmen und zu atomisieren.
Die im Schritt 111 ausgeführte Kombination wird auf der Anzeige 45 angezeigt, um dafür zu sorgen, daß die Meßperson bestimmt, ob die Kombination annehmbar ist oder nicht (Schritt 113). Wenn die Kombination nicht annehmbar ist, kehrt die Steuerung zum Schritt 106 zurück, indem damit begonnen wird, die Namen gleichzeitig zu messender Elemente erneut einzugeben.
Wenn die eingegebene Anzahl von Elementen vier oder kleiner ist (Schritt 109) und die Meßperson eine Gruppe und die kombinierten Elemente dieser Gruppe spezifiziert (Schritt 110) kann die Kombination aufgrund den elementeneigenen Bedingungen ungeeignet sein (Schritt 112). In diesem Fall wird diese Tatsache für Ermittlungszwecke an die Meßperson berichtet (Schritt 113).
Wenn eine Kombination gleichzeitig zu messender Elemente bestimmt ist, müssen die den Elementen entsprechenden Lampen angebracht werden. Wenn Hohlkathodenlampen nicht in den entsprechenden Lampenhaltern angebracht sind (Schritt 114), werden die Arten der Hohlkathodenlampen (Elemente) und die Orte, an denen die entsprechenden Lampenhalter eingesetzt werden sollten, angezeigt (Schritt 114A). Dann werden die Hohlkathodenlampen eingesetzt (Schritt 115) und es wird klargestellt, ob dieses Einsetzen vollständig erfolgt ist (Schritt 116). Diese Klarstellung erfolgt durch Überprüfen, ob ein Detektor die Lichtflüsse mit vorgegebenen Wellenlängen, wie sie tatsächlich von den jeweiligen Lampen abgestrahlt werden, mit vorgegebenen Intensitäten erfaßt hat. Wenn die Hohlkathodenlampen bereits in die entsprechenden Lampenhalter eingesetzt sind, wird auf eine dem Schritt 116 ähnliche Weise überprüft, wo eine Lampe in jeden Lampenhalter eingesetzt ist und welches Element durch diese Lampe repräsentiert ist (Schritt 117). Es wird überprüft, ob eine Kombination von Elementen, die aktuell gemessen werden soll, die vorhandenen Lampen verwenden kann, und es werden die vorhandenen Positionen überprüft, an denen diese Lampen eingesetzt sind (Schritt 118). Für alle oder einige der Hohlkathodenlampen werden Anweisungen zum Austausch gegeben, falls dies erforderlich ist (Schritt 115).
Wenn das Einsetzen der Hohlkathodenlampen beendet ist, be ginnt der Beginnungseinstellvorgang (Schritt 119). Dabei wird eine Probe in den Atomisierofen 10 gesetzt und eine beim erstenmal zu messende Gruppe von Elementen wird angezeigt (Schritt 110). Die jeweiligen Lampenhalter werden verdreht, um die den Elementen entsprechenden Hohlkathodenlampen auf den jeweiligen optischen Achsen anzuordnen (Schritt 121). Den entsprechenden Lampen werden aufgrund der den jeweiligen Lampen eigenen Bedingungen elektrische Ströme zugeführt, um sie zum Leuchten zu bringen (Schritt 122). Wenn eine Gruppe von als nächsten zu messenden Elementen vorhanden ist, werden elektrische Ströme, die kleiner als die normalerweise zugeführten sind, den Lampen zugeführt, die den Elementen dieser Gruppe entsprechen, was zur vorbereitenden Beleuchtung erfolgt, um die Wartezeit für die Lampen, daß diese eine stabile Entladung erreichen, einzusparen (Schritt 122).
Wenn sich der Beleuchtungszustand der Lampen in gewissem Ausmaß stabilisiert hat, werden die Lichtflüsse der Lampen dazu verwendet, dafür zu sorgen, daß die jeweiligen Spektroskope durchrastern, um dadurch die Lichtwellenlängen auf die Analyseresonanzlinien gemäß dem den Elementen eigenen Bedingungen einzustellen, und um die an die jeweiligen Photovervielfacher, die jeweils einen Photodetektor bilden, angelegten Spannungen einzustellen und um dadurch eine 100 %- ige Energieeinstellung vorzunehmen, die die Einstellung umfaßt, die für eine Ausgangsenergie von 100 % sorgt, wenn Licht mit einer nicht von einer Probe absorbierten Wellenlänge erfaßt wird (Schritt 123). Parallel mit diesen vorbereitenden Vorgängen betreffend die Lichtquellen werden andere vorbereitende Vorgänge wie das Einstellen der Schlitzbreite, die Bereitstellung eines automatischen Probenmechanismus, eine Gassteuerung und eine Überprüfung des Kühlwassers und verschiedene Verknüpfungsfunktionen ausgeführt. Wenn diese vorbereitenden Vorgänge abgeschlossen sind (Schritt 124) beginnt der Probenmeßschritt (Schritt 125) zum Messen der ersten Gruppe. Wenn zwei oder mehr Gruppen spezifiziert sind (Schritt 126), kehrt die Steuerung erneut zum Bedingungseinstellvorgang im Schritt 119 zurück, um die Reihe von Vorbereitungsvorgängen zu wiederholen, zu denen das Anordnen derselben Probe wie der vorangehenden im Atomisierofen 10, das Anordnen der Lampen entsprechend den Elementen der nächsten Gruppe auf den jeweiligen optischen Achsen, das Einschalten der Lampen, die Wellenlängeneinstellung der Spektroskope und die Energieeinstellung auf 100 % gehören.
Demgemäß steuert die CPU 41 entsprechend den durch die Meßperson eingestellten und gleichzeitig zu messenden Elementen die Schrittmotoren 21b, 22b an, um die Lampen 1 - 8 zu kombinieren. Wenn die Anzahl gleichzeitig zu messender Elemente 5 oder mehr ist, werden die obigen Vorgänge der Reihe nach für die Elemente jeder Gruppe wiederholt, um dadurch die verschiedenen Arten von Elementen automatisch zu messen.
Wenn ein Paar von Lampenumschalteinheiten 21, 22 jeweils vier Hohlkathodenlampen enthält, um vier optische Achsen zu ermöglichen oder um gleichzeitig vier Elemente zu messen, wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, beträgt die Anzahl von auf den vier optischen Achsen anordenbaren Lampen 16, was als ausreichend für normale Messungen angesehen wird. Wenn die Anzahl von Kombinationen 16 übersteigt, wählt die CPU 41 diejenige Kombination aus, die derjenigen beim vorliegenden Lampenanordnungszustand am nächsten liegt, und sie spezifiziert den Minimalumfang von von Hand auszuführender Arbeit, die nicht automatisiert werden kann (Lampenaus tausch im Schritt 117), wie es auch im Flußdiagramm von Fig. 4 angegeben ist. Wenn viele Arten von Kombinationen gleichzeitig zu messender Elemente existieren, können die Daten zu diesen jeweiligen Kombinationen vorab in die CPU eingegeben werden, um verarbeitet zu werden und um dadurch Lampenhalter und die Orte zu spezifizieren, an denen die Halter einzusetzen sind, um die Kombinationen ausführbar zu machen.
Während bisher ein Ausführungsbeispiel unter Verwendung zweier kombinierter Lampenumschalteinheiten veranschaulicht wurde, können Lampenumschalteinheiten, z.B. 31a - 34a vorhanden sein, deren Anzahl der Anzahl optischer Achsen entspricht, um für die entsprechende optische Achse zuständig zu sein, wie es in einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 dargestellt ist, die zeigt, daß in Lampenhalter 31a, 32a, 33a und 34a eingesetzte Hohlkathodenlampen 1, 2, 3 und 4 auf optischen Achsen in ((a)), ((b)), ((c)) bzw. ((d)) angeordnet sind, wobei die optischen Achsen ((a)) und ((d)) zusammenfallen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind jeweils vier Lampen in die vier Lampenumschalteinheiten eingesetzt und demgemäß werden 256 Kombinationen erzielt.
Während bei den obigen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben ist, daß die Antriebskräfte der Schrittmotoren die Lampenhalter über Zahnräder verdrehen, können sie die Halter über Synchronisierriemen verdrehen, wie es in der Fig. 7 dargestellt ist. Durch die Antriebskraft der Schrittmotoren 24b und 25b werden Riemenscheiben 24c, 25c sowie 24d, 25d mit Räderzähnen für die Synchronisierriemen an ihrem Umfang, gekoppelt über die Synchronisierriemen 24e, 25e, und damit die Lampenhalter 24a, 25a, verdreht, um die Ziellampen auf der entsprechenden optischen Achse anzuordnen. Die Fig. 7 zeigt, daß die Hohlkathodenlampen 3, 4, 5 und 6 auf den optischen Achsen ((a)), ((b)), ((c)) bzw. ((d)) angeordnet sind.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das zusätzlich zu den Funktionen der Lampenumschalteinheiten vom Typ mit drehendem Lampenhalter die Funktion einer geradlinigen Bewegung aufweist. In der Fig. 8 wird eine Lampenumschalteinheit 35 vom Drehtyp durch einen Motor 26e mittels Bändern 26g und Gleitwellen 26f geradlinig hin- und herbewegt, um auf den optischen Achsen alleine diejenigen Hohlkathodenlampen anzuordnen, die in den Halter 26a oder 26b eingesetzt sind.
Gemäß der Erfindung werden mehrere Lichtquellen, die einer beliebigen Kombination gleichzeitig zu messender Elemente entsprechen, leicht in Lichtfluß-Einfallspositionen verstellt, damit die Analyse der Elemente wirkungsvoll erzielt wird, ohne daß Arbeiten wie solche zum Austauschen der Lampen erforderlich sind. Außerdem wird eine kontinuierliche Messung erzielt, während die Kombination gleichzeitig zu messender Elemente geändert wird.
Wenn vorab eine Anzahl von Elementen spezifiziert wird, die die Anzahl gleichzeitig meßbarer Elemente überschreitet, können diese überschüssigen Elemente anschließend automatisch gemessen werden.
Da kein Austausch von Lampenhaltern erforderlich ist, der andernfalls beim Austauschen von Lichtquellen anfallen würde, ist das erfindungsgemäße Photometer hinsichtlich dem Sicherheitsstandpunkt von Vorteil.

Claims

1. Atomabsorptions-Spektrophotometer, umfassend eine Einrichtung (10) zum Atomisieren einer Probe durch Erhitzen,

mehrere Lichtquellen (1...8), die an Lichtstrom-Auftreffstellen anzuordnen sind, um zu bewirken, daß Licht erforderlicher Wellenlängen in die atonisierte Probe gelangt, wobei die Anzahl an Lichtquellen größer ist als die Anzahl an Lichtstrom-Auftreffstellen, und

eine Einrichtung (27, 28) zum Messen der Lichtabsorptionsgrade mehrerer in der Probe enthaltener Elemente durch Erfassen der Lichtströme nach Durchsetzen der atomisierten Probe,

gekennzeichnet durch

mehrere Halteeinrichtungen (21a, 22a; 24a, 24b; 26a, 26b; 31a, 32a, 33a, 34a) zur Aufnahme der mehreren Lichtquellen,

eine Einrichtung (41A) zum vorherigen Aufzeichnen mehrerer vorgegebener Gruppen von kombinierten Lichtquellen (1...8),

eine Einrichtung (40: 102...104) zum Auswählen mindestens einer der mehreren aufgezeichneten Gruppen, und eine Einrichtung (43, 44) zum Einstellen der Lichtquellen der betreffenden ausgewählten Gruppe auf die Lichtstrom- Auftreffstellen durch Bewegen der Halteeinrichtungen.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Auswähleinrichtung umfaßt:

eine Einrichtung (40: 107) zum Eingeben der Namen der gleichzeitig zu messenden Elemente, und

eine Einrichtung (41: 112) zum Bestimmen, ob die Kombination der Elemente, deren Namen eingegeben werden, meßbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, wobei die Auswähleinrichtung ferner umfaßt:

eine Einrichtung (41: 109) zum Bestimmen, ob die Anzahl der Elemente, deren Namen eingegeben werden, größer ist als die Anzahl der Lichtstrom-Auftreffstellen, und eine Einrichtung (41: 111) zum Vorbereiten mehrerer Gruppen von kombinierten Elementen, wenn das durch die Bestimmungseinrichtung (41: 109) erzielte Ergebnis positiv ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Auswähleinrichtung umfaßt:

eine Einrichtung (40: 106) zum Bezeichnen von zu messenden Elementen, und

eine Einrichtung (41: 114...116) zum Bestimmen, ob die den bezeichneten Elementen entsprechenden Lichtquellen in den Halteeinrichtungen (21a, 22a; 24a, 24b; 26a, 26b; 31a, 32a, 33a, 34a) enthalten sind.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend

eine Einrichtung (41: 104, 111) zum Einstellen von mehreren Gruppen von zur gleichzeitigen Messung benutzten kombinierten Lichtquellen und

eine Einrichtung (41: 126) zum sequentiellen Bezeichnen der Messungen mit den Gruppen von kombinierten Lichtquellen.

6. Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend

eine Einrichtung (40: 106) zum Bezeichnen der Namen mehrerer zu messender Elemente,

eine Einrichtung (41A) zum vorherigen Speichern von mehreren Namen von Elementen und deren Meßbedingungen in Form einer Tabelle,

eine Einrichtung (41: 112) zum Auslesen der Meßbedingungen der mehreren Elemente, deren Namen bezeichnet sind, aus der Tabelle und zum Bestimmen, ob gleichzeitige Messüng möglich ist, und

eine Einrichtung (43, 44) zum Antrieb der Lichtquellen- Einstelleinrichtung, wenn das durch die Ausleseeinrichtung (41: 112) erzielte Ergebnis positiv ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Einrichtung (40: 108) zur Eingabe von bezeichneten, aber nicht aufgezeichneten Elementen und deren Meßbedingungen in die Tabelle.

8. Gerät nach Anspruch 1, ferner umfassend

eine Einrichtung (40: 106) zum Bezeichnen von zu messenden Elementen,

eine Einrichtung (41: 114, 116, 118) zum Bestimmen, ob den bezeichneten Elementen entsprechende Lichtquellen in den Halteeinrichtungen (21a, 22a; 24a, 24b; 26a, 26b; 31a, 32a, 33a, 34a) enthalten sind, und

eine Einrichtung (43, 44) zum Antrieb der Einstelleinrichtung, wenn das von der Bestimmungseinrichtung (41: 114, 116, 118) erzielte Ergebnis positiv ist.

9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend eine Einrichtung (45) zum Anzeigen der Tatsache, daß das von der Bestimmungseinrichtung (41: 114, 116, 118) erzielte Ergebnis negativ ist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Anzeigeeinrichtung (45) eine Einrichtung (114A) zum Anzeigen der Arten von in den Halteeinrichtungen enthaltenen Lichtquellen sowie der Stellen, an denen sie gehalten sind, umfaßt.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halteeinrichtung eine Dreheinrichtung (21a, 22a; 24a, 24b; 26a, 26b; 31a, 32a, 33a, 34a) zum Einstellen der Lichtquellen (1...8) auf Stellen längs eines bezüglich der Drehachse zentrierten Kreises aufweist.

12. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem linear verschiebbaren Träger (35) zur translatorischen Bewegung der Halteeinrichtungen (21a, 22a; 24a, 24b; 26a, 26b; 31a, 32a, 33a, 34a)