-
Verfahren zur elektrischen Anregung von Spektren Um bei der Spektralanalyse
eine große Genauigkeit zu erzielen, war man bisher bemüht, die ßelektrischen Bedingungen
in dem mit der Analysenstrecke verbundenen Stromkreise möglichst konstant zu halten.
Da der Spektralcharakter, vor allem der Umstand, ob das Spektrum mehr bogenäbnlich
oder mehr funkenähnlich ist, auch von der Stromstärke abhängt, glaubte man, durch
ein möglichst starres Festhalten der äußeren elektrischen Bedingungen den Charakter
der Spektren am besten konstant halten zu konnen.
-
Es wurde nun gefunden, daß dieser bisher vertretene Grundsatz nicht
zu den genauesten Analysenergebnissen führt, da er die Veränderung in der Analysenstrecke
unberücksichtigt läßt. Der Spektralcharakter ist nämlich außer von der Stromstärke
auch in hohem Maße von den Bedingungen in der Analysenstrecke selbst abhängig, vor
allem von dem Dampfdruck, der Zusammensetzung des Dampfes und dem Mischungsverhältnis
mit der Atmosphäre. Infolge der fortschreitenden Verdampfung ändern sich die Bedingingen
in der Analysenstrecke während einer Aufnahme auch bei gleichbleibender Stromstärke
ständig. Infolgedessen wird bei einem möglichst starren Aufrechterhalten der äußeren
elektrischen Bedingungen im Stromkreis, in den die Analysenstrecke eingeschaltet
ist, durch Veränderungen in der Analysenstrecke selbst die Genauigkeit und Richtigkeit
der - Analyse nachteilig beeinflußt. Die vorliegende Erfindung geht deshalb von
dem Gedanken aus, unter Verzicht auf ein möglichst starres Festhalten an den äußeren
elektrischen Bedingungen dafür zu sorgen, daß in der Analysenstrecke selbst möglichst
konstante Bedingungen erzielt werden.
-
Es wurde gefunden, daß sich dieses Ziel erreichen läßt, wenn man
erfindungsgemäß parallel zur Analysenstrecke einen kleinen Widerstand anordnet,
und zwar derart, daß seine Größe nicht viel über dem Wert liegt, bei dem in der
Analysenstrecke gerade noch
ein Bogen aufrechterhalten wird. Um
einen derart kleinen Parallelwiderstand verwenden zu können, ist es hierbei gemäß
weiterer Ausgestaltung der Erfindung im allgemeinen erforderlich, noch hinter diesen
Parallelwid,erstand eine Selbstinduktion zu schalten. Der in dem Kreis, der den
Strom vom Leitungsnetz der Analysenstrecke zuführt, bei den bisherigen Schaltungen
benutzte Vorschaltwiderstand wird bei dem neuen Verfahren zur Anregung der Spektren
ebenfalls möglichst klein gewählt; hier ist die Frage der unteren Grenze des Widerstandes
im wesentlichen eine Frage der Belastbarkeit der Zuleitung, bei Gleichstrom auch
der Leistungsfähigkeit des Unterbrechers. Für Wechselstrom ist diese Schaltung besonders
leicht einzurichten, weil der Bogenstromunterbrecher wegfällt. Zweckmäßig ist außerdem
eine möglichst kurze Dauer des Bogens.
-
Die Größe der Widerstände richtet sich nach dem Elektrodenmaterial.
Der Parallelwiderstand ist im allgemeinen kleiner als der Vorschaltwiderstand. Bewährt
hat sich ein Vorschaltwiderstand von 4 bis 7 Ohm und ein Paralleiwiderstand von
2 bis 6 Ohm.
-
Die Praxis hat ergeben, daß die angegebene Schaltung die oben erstmalig
gestellte Aufgabe besonders gut löst; es wird mit ihr eine bessere zeitliche Konstanz
des Spektralcharakters erreicht als mit den bisherigen Schaltungen.
-
Ohne die angegebene Schaltungsvorschrift hiermit einzuengen, sei
folgende Erklärung für ihre Wirktmgsweise gegeben: Die meisten Änderungen in der
Analysenstrecke, die dem Spektrum mehr Bogencharakter verleihen, bewirken eine Abnahme
des Widerstandes im Bogen und umgekehrt. Wenn also die Stromstärke mit kleinerem
Widerstand im Bogen wächst, mit größerem dagegen abnimmt, so bleibt der Spektralcharakter
besser konstant, da wachsende Stromstärke das Spektrum funkenähnlicher macht und
umgekehrt. Dadurch wird die Genauigkeit und die Richtigkeit der Analyse verbessert
und der Einfluß verschiedener Faktoren, wie z. B. der Elektrodengestalt, herabgesetzt.
Ähnliche Überlegungen scheinen auch für die Selbstabsorption zu gelten. Durch die
Wahl eines kleinen Vorschaltuyiderstandes ohne Parallelwiderstand würde außer der
beabsichtigten Wirkung infolge der großen Stromstärke ein Spektrum mit extremem
Funkencharakter erzielt. Zur Erzielung reines Spektrums mit Bogencharakter darf
durch die Analysen strecke nur ein verhältnismäßig schwacher Strom fließen. Wird
zu diesem Zweck ein großer Vorschaltwiderstand benutzt, so ist der Strom »starr'.
Ein »elastischer schwacher Strom wird durch einen kleinen Vorschaltwiderstand in
Verbindung mit einem kleinen parallel zur Analysenstrecke angeordneten Widerstand
erzielt.
-
Diese Verhältnisse seien an Hand eines Zahlenbeispiels näher erläutert.
Wenn ein Vorschaltwiderstand von 5 Ohm und ein Parallehviderstand von 3 Ohm benutzt
werden und der Widerstand im Bogen zunächst 6 Ohm beträgt und dann beispielsweise
aus den oben angegebenen Gründen während des Betriebes auf 3 Ohm sinkt, dann steigt
die Stärke des in der Analysenstrecke fließenden Stromes von etwa 10 Amp. auf etwa
17 Amp. Die Änderung der Stromstärke ist also fast so groß wie die Änderung des
Widerstandes im Bogen. Hätte man die 10 Amp. mit einem Vorschaltwiderstand von 16
Ohm ohne Parallelnviderstand eingestellt so hätte sich die Stromstärke bei gleicher
Abnahme des inneren Widerstandes der Analysenstrecke nur auf etwa Il,6 Amp.. erhöht.
-
Die Stromstärke wäre also in diesem Falle viel starrer und könnte
Änderungen des Spektralcharakters, die aus irgendeiner Änderung der inneren Verhältnisse
in der Analysenstrecke hervorgehen, nicht kompensieren.
-
Der Parallelwiderstand wirkt demnach »federnd« auf die Aufrechterhaltung
des Spektralcharakters bei Schwankungen der Bedingungen in der Analysenstrecke selbst.
-
Selbstverständlich darf hierbei der äußert Strom wie bei den bisher
üblichen Schaltungen nicht schwanken, da die neue Schaltung den Strom nur in die
Lage setzt, auf die inneren Veränderungen im Bogen einzugehen.
-
Es ist schon bekannt, parallel zu einer Funkenstrecke einen Widerstand
zu schalten.
-
Hierbei liegt aber eine vollkommen andere Aufgabe als bei der Erfindung
vor, nämlich die, eine gleichzeitige Zündung mehrerer Funkenstrecken zu erzielten.
Zur Lösung dieser anderen Aufgabe wurden Hochohmwiderstände benutzt, während erfindungsgemäß
gerade umgekehrt ein kleiner Widerstand erforderlich ist.
-
Das neue Verfahren zur Anregung von Spektren sei an Hand einer Zeichnung
erläutert, in der als Grundschaltung eine Schaltung vorliegt, die an sich nicht
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, bei welcher sich aber das erfindungsgemäße
Verfahren besonders bewährt hat. Bei dieser Schaltung wird über den Strom, der zur
Anregung der Spektren dient, ein zweiter Strom überlagert, dessen Spannung die Zündung
des Bogens bewirkt. Der Analysenstrecke A wird der Gleichstrom, der die Anregung
der Spektren bewirkt, von den Klemmen L aus über den mechanisch gesteuerten Ein-
und Ausschalter /( und den Vorschaltwiderstand j zugeführt. Um der Hochfrequenz
den Weg
in das Netz zu sperren, sind noch die Drosselspulen F und
H angebracht; zwischen diesen sind Kondensatoren E und G eingeschaltet, um das Fließen
der Hochfrequenz zu ermöglichen. Erfindungsgemäß ist nun parallel zur Analysenstrecke
der Widerstand B in Größe von beispielsweise 3 Ohm und die Selbstinduktion C in
Größe von beispielsweise 2 bis 3 Milli-Henry geschaltet und der Vorschaltwiderstand
I möglichst gering, beispielsweise 5 Ohm stark, gewählt.
-
Die Erfahrung hat gezeigt, daß mit dieser Schaltung eine sehr gute
Konstanz des Spektralcharakters und damit eine hohe Genauigkeit der Analyse erreicht
wird. Die Selbstinduktion C bewirkt eine kleine Phasenverschiebung und erleichtert
die Zündung und den Stromübergang an der Analysenstrecke im ersten Augenblick, in
dem deren Widerstand noch groß ist. Der Widerstand der Hochfrequenzspule und im
Stromkreis der Analysenstrecke vom Parallelwiderstand ab soll so klein wie möglich
sein. Die Bogendauer wird zwecksmäßig nur kurz, etwa l/oo Sekunde, und die Pause
etwa 2- bis 3mal so groß gewählt.
-
PATENTANSPRCHE: I. Verfahren zur elektrischen Anregung von Spektren,
bei dem parallel zur Analysenstrecke ein Widerstand geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Widerstand klein ist, und zwar derart, daß seine Größe nicht viel über dem
Wert liegt, bei dem in der Analysenstrecke gerade noch ein Bogen aufrechterhalten
wird.