DE9317513U1 - FIA multi-channel cell with fixed wavelength detection for the simultaneous determination of inorganic ions - Google Patents

FIA multi-channel cell with fixed wavelength detection for the simultaneous determination of inorganic ions

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Description

BeschreibungDescription

FIA-Mehrkanalzelle mit Festwellenlängendetektion zur Simultanbestimmung anorganischer IonenFIA multi-channel cell with fixed wavelength detection for simultaneous determination of inorganic ions

Es sind bereits zahlreiche Durchflußdetektoren mit Festwellenlängen zur Fließinjektionsanalyse [1] bekannt. So z.B. ein Detektor, bei dem längs einer Glaskapillare senkrecht zur Fließrichtung eine Leuchtdiode (LED) und ein Phototransistor einander gegenübergeklebt wurden [2], Zellen, bei denen der Flüssigkeitsweg in einen PVC-Block gebohrt wurde wobei sich entlang des Lichtweges eine LED und eine Photodiode gegenübersitzen [3]. Dabei gibt es auch demontierbare Ausführungen wie beispielsweise in [4, 5] oder etwa Durchflußzellen mit Referenzstrahlengang [6]. Auch die Glasfasertechnik wurde bereits in [7] eingesetzt.Numerous flow detectors with fixed wavelengths are already known for flow injection analysis [1]. For example, a detector in which a light-emitting diode (LED) and a phototransistor are glued opposite each other along a glass capillary perpendicular to the flow direction [2], cells in which the liquid path is drilled into a PVC block with an LED and a photodiode opposite each other along the light path [3]. There are also demountable versions such as in [4, 5] or flow cells with a reference beam path [6]. Fiber optic technology has also already been used in [7].

Die bisher beschriebenen Einrichtungen dienten aber nur zur Bestimmung von Einzelkomponenten, nicht aber zur Simultanbestimmung mehrerer Komponenten in einer Analyse.
Zur Simultanbestimmung wurden in [8] mehrere Einzeldetektoren, jeweils aus LED, Meß- und Referenzphotodiode bestehend, entlang einer Glaskapillaren aufgereiht oder es wurde eine Zelle des Typs [3] verwendet, die mit einer Multidiodenlichtquelle durchstrahlt wurde wobei die Leuchtdioden nacheinander durch die Wahl einer geeigneten Spannung anwählbar waren [93· Es wurde auch bereits ein sog. "Raster-Scanning-Transducer" vorgestellt [10], bei dem das Licht verschiedener Leuchtdioden mittels eines Glasfaserbündels durch den Lichtweg auf eine Photodiode fokussiert wurde.
However, the devices described so far were only used to determine individual components, but not to determine several components simultaneously in one analysis.
For simultaneous determination, several individual detectors, each consisting of an LED, a measuring and a reference photodiode, were lined up along a glass capillary in [8] or a cell of type [3] was used, which was illuminated with a multi-diode light source, whereby the light-emitting diodes could be selected one after the other by choosing a suitable voltage [93]. A so-called "raster scanning transducer" has also been presented [10], in which the light from various light-emitting diodes was focused onto a photodiode by means of a fiber optic bundle through the light path.

Durchflusszellen, bei denen die Flüssigkeitskanäle in eine Kunststoffplatte (z.B. PVC) gefräst wurden, hat Ruzicka [11] vorgestelIt.Flow cells in which the liquid channels were milled into a plastic plate (e.g. PVC) were presented by Ruzicka [11].

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, daß eine Zelle zur Simultanbestimmung anorganischer Ionen geschaffen werden soll, die es durch ihre Glasfasersteckverbindungen ermöglichen soll, allein durch die Steckposition einer lichtzu- und abführenden Glasfaser den Reaktionsweg für eine Probe-Reagens-Zone zu determinieren. Ohne aufwendigen Umbau sollte ein leichter Wechsel der Detektorpositionen möglich sein. Zusätzlich sollte eine ideale Ankopplung der Reaktionsstrecke an den Detektor, also ein totvolumenarmer übergang erreicht werden.The invention specified in claim 1 is based on the problem that a cell for the simultaneous determination of inorganic ions should be created, which, through its glass fiber plug connections, should make it possible to determine the reaction path for a sample-reagent zone simply by the plug position of a light-supplying and light-dissipating glass fiber. It should be possible to easily change the detector positions without complex conversion. In addition, an ideal coupling of the reaction path to the detector, i.e. a transition with little dead volume, should be achieved.

Dieses Problem wird mit den in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in claim 1.

Die Glasfasern können nun nach Belieben an verschiedenen Positionen in der Zelle eingesteckt werden, um beispielsweise die Reaktionskinetik einer Farbbildung und die gleichzeitig ablaufende Kinetik der Verdünnung des Probe-Reagenz-Pfropfes im Fließsystem verfolgen zu können. Das sollte deshalb sehr hilfreich sein, da eine genaue Berechnung dieses Verhaltens der Probe-Reagens-Zone bis heute nicht möglich ist.
Der spezielle Aufbau der Meßzelle erlaubt, daß auch Komplexe nebeneinander bestimmt werden können, deren Absorptionsmaxima sehr dicht beieinander liegen. Dabei sollte derjenige Detektionspunkt für einen Komplex, der schnell gebildet wird, in der Meßzelle sehr weit vorne liegen, für einen langsamer entstehenden Farkomplex wird der Meßpunkt dagegen so gewählt werden, daß eine möglichst lange Reaktionsstrecke durchlaufen werden kann. Zusätzlich zu einer physikalischen Trennung zweier Komponenten durch die Wahl der Meßwellenlänge ist hier also auch noch eine kinetische Diskriminierung möglich.
Die Wahl der "optimalen" Reaktionsstrecke (und damit auch der Reaktionszeit) ist nun durch einfaches Umstecken der Glasfasern möglich.
The glass fibers can now be inserted at various positions in the cell as desired in order to be able to follow, for example, the reaction kinetics of color formation and the simultaneous kinetics of the dilution of the sample-reagent plug in the flow system. This should be very helpful because an exact calculation of this behavior of the sample-reagent zone is not possible to date.
The special design of the measuring cell allows complexes whose absorption maxima are very close to each other to be determined side by side. The detection point for a complex that is formed quickly should be very far forward in the measuring cell, whereas for a complex that forms more slowly the measuring point should be chosen so that the reaction path can be as long as possible. In addition to a physical separation of two components by choosing the measuring wavelength, kinetic discrimination is also possible here.
The selection of the "optimal" reaction distance (and thus also the reaction time) is now possible by simply re-plugging the glass fibers.

Bei der hier vorgestellten Flußzelle handelt *es sich also um eine sehr flexible Meßapparatur für die simultane Bestimmung von Ionen in wäßrigen Probelösungen. Man kann für beinahe jedes photometrische Analysenverfahren in einer wäßrigen Matrix (beispielsweise Prozeßanalytik) ein "maßgeschneidertes Analysensystem" zusammenstellen und ohne allzugroßen Umbau der Peripherie alle für Simultanbestimmungen benötigten chemischen und physikalischen Parameter einstellen.The flow cell presented here is therefore a very flexible measuring device for the simultaneous determination of ions in aqueous sample solutions. A "tailor-made analysis system" can be put together for almost any photometric analysis method in an aqueous matrix (for example process analysis) and all the chemical and physical parameters required for simultaneous determinations can be set without having to modify the peripherals too much.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in Schutzanspruch 2 angegeben.An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2.

Die Weiterbildung nach Schutzanspruch 2 ermöglicht das öffnen der Durchflußzelle zu Reinigungszwecken der Kanäle, was vor allem dann wichtig wird, wenn die Apparatur zu Messungen von Industrieabwässern oder Prozeßlösungen eingesetzt wird.The further development according to claim 2 enables the flow cell to be opened for cleaning purposes of the channels, which is particularly important when the apparatus is used to measure industrial waste water or process solutions.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is explained with reference to Figures 1 and 2. They show:

Fig. 1 Draufsicht auf den Kern der Meßzelle mit den
eingefrästen Kanälen ohne Deckplatte
Fig. 1 Top view of the core of the measuring cell with the
milled channels without cover plate

Fig. 2 die gesamte Meßzelle mit den festeingeklebten Glasfasern und drei Paaren von Lichtleitern einer hier
nicht beschriebenen externen Detektoreinheit mit
Leuchtdioden als Lichtquellen und Photodioden als
Empfänger
Fig. 2 the entire measuring cell with the glued glass fibers and three pairs of light guides of a
not described external detector unit with
Light-emitting diodes as light sources and photodiodes as
Recipient

Aufbau der Meßzelle:Structure of the measuring cell:

In einen Kunststoffblock (z.B. PVC) (5) werden die Licht- und Flüssigkeitskanäle (2) hineingefräst. Jeweils gegenüberliegend werden nun Glasfaserstücke (1), deren äußere Ummantelung so weit wie nötig abgezogen wurde, so festgeklebt, daß zwischen ihnen ein Lichtweg freibleibt.The light and liquid channels (2) are milled into a plastic block (e.g. PVC) (5). Opposite each other, pieces of glass fiber (1), whose outer sheath has been stripped off as far as necessary, are glued in place so that a light path remains free between them.

Die Stirnflächen aller Glasfasern müssen dabei sehr glatt sein, um eine gute Lichtein- und auskopplung zu ermöglichen.
Die Durchflußzelle wird mit einer (in den beiden Figuren nicht dargestellten) Kunststoffolie und einer Metallplatte (der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht dargestellt) verschlossen und fest mit der Grundplatte (9), auf der die ganze Zelle montiert ist, verschraubt. Ebenfalls auf dieser Grundplatte befinden sich zwei weitere Metallblöcke (6), in welche die Enden der in der Meßzelle fixierten Glasfaserstükke fest eingeklebt werden. In den beiden Blöcken (6) befinden sich konisch verlaufende Bohrungen (7),, die ein positionsgenaues Einstecken der "Analysenglasfasern" der (hier nicht beschriebenen) Detektoreinheit ermöglichen. Die einsteckbaren Glasfasern (10) lassen sich dabei mit Schrauben (8) fixieren.
The end faces of all glass fibers must be very smooth to enable good light coupling and decoupling.
The flow cell is sealed with a plastic film (not shown in the two figures) and a metal plate (also not shown for the sake of clarity) and is firmly screwed to the base plate (9) on which the entire cell is mounted. Also on this base plate are two further metal blocks (6) into which the ends of the glass fiber pieces fixed in the measuring cell are firmly glued. In the two blocks (6) there are conical holes (7) which enable the "analysis glass fibers" of the detector unit (not described here) to be inserted in a precise position. The plug-in glass fibers (10) can be fixed with screws (8).

Literatur zum "Stand der Technik"Literature on the "state of the art"

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[11] J. Ruzicka; Analytica Chimica Acta 161 (1984) 1-25[11] J. Ruzicka; Analytica Chimica Acta 161 (1984) 1-25

Claims (2)

SchutzansprücheProtection claims 1. Durchflußzelle für die Fließinjektionsanalyse (FIA) mit Festwellenlängendetektion und Lichtleitertechnik.1. Flow cell for flow injection analysis (FIA) with fixed wavelength detection and fiber optic technology. bestehend aus:consisting of: Zellblock (5) mit gefrästen Flüssigkeitkanälen (2), Grundplatte und zwei mit Bohrungen (7) versehenen Steckleisten (6).Cell block (5) with milled fluid channels (2), base plate and two plug-in strips (6) provided with holes (7). dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die gefrästen Flüssigkeitskanäle (2) an den beiden Seiten des Zellblocks (5) jeweils mit fest eingeklebten Glasfasern (1) abgeschlossen werden, die ihrerseits in den den Flüssigkeitskanälen (2) zugeordneten konischen Bohrungen (7) der Steckleisten (6) fixiert sind, daß von außen in die Bohrungen (7) reproduzierbar einsteckbare Glasfasern (10) durch Ankopplung an die fixierten Glasfasern (1) wahlweise mit jedem beliebigen Kanal des Zellblocks (5) verbunden werden können.that the milled liquid channels (2) on both sides of the cell block (5) are each closed off with firmly glued glass fibers (1), which in turn are fixed in the conical holes (7) of the plug strips (6) assigned to the liquid channels (2), that glass fibers (10) which can be reproducibly inserted into the holes (7) from the outside can be optionally connected to any channel of the cell block (5) by coupling to the fixed glass fibers (1). 2. Durchflußzelle nach Schutzanspruch 12. Flow cell according to claim 1 dadurch gekennzeichnet,characterized, daß der Zellblock mit den eingefrästen Kanälen (5) mit der Grundplatte nicht verklebt, sondern flüssigkeitsdicht verschraubt wird.that the cell block with the milled channels (5) is not glued to the base plate, but screwed in a liquid-tight manner.
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