EP2350604A1 - Probensammler und probensammeleinrichtung für eine analyseeinrichtung sowie verfahren zu dessen betrieb - Google Patents

Probensammler und probensammeleinrichtung für eine analyseeinrichtung sowie verfahren zu dessen betrieb

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Publication number
EP2350604A1
EP2350604A1 EP09796984A EP09796984A EP2350604A1 EP 2350604 A1 EP2350604 A1 EP 2350604A1 EP 09796984 A EP09796984 A EP 09796984A EP 09796984 A EP09796984 A EP 09796984A EP 2350604 A1 EP2350604 A1 EP 2350604A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample
sample collector
collector
gas
wiper element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09796984A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Beer
Thomas Ziemann
Ulrich Martin
Wolfgang Legner
Matthias Kessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EADS Deutschland GmbH filed Critical EADS Deutschland GmbH
Publication of EP2350604A1 publication Critical patent/EP2350604A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N2001/002—Devices for supplying or distributing samples to an analysing apparatus
    • G01N2001/007—Devices specially adapted for forensic samples, e.g. tamper-proofing, sample tracking
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N2001/022—Devices for withdrawing samples sampling for security purposes, e.g. contraband, warfare agents
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N2001/028—Sampling from a surface, swabbing, vaporising

Definitions

  • Sample collector and sample collection device for an analysis device and method for its operation
  • the invention relates to a sample collector and a sample collecting device for an analysis device for the analysis of trace elements and a method for its operation.
  • Detecting trace elements is becoming increasingly important in the face of increasing threats from terrorist actions.
  • There are basically two different methods to distinguish namely the sampling of the ambient air through the intake, in particular from the vicinity of an object to be examined. This can be done, for example, by guiding a person to be examined with regard to the trace elements into a chamber and then sucking gas out of this and feeding it to an analysis.
  • the second method is the examination of surfaces of an object to be examined, e.g. a suitcase handle or a human hand, m with regard to adhering trace elements.
  • the surface to be examined is conventionally manually wiped off by means of a fabric-like wiping element and thus possible trace elements are sheared off from this surface.
  • the wiping element is placed with the sample material in a Desorbierhunt and there are desorbed at elevated temperature by means of a gas stream trapped in the wiper element trace elements, converted into molecular form and an analysis device, in particular an ion spectrometer supplied.
  • the sample collectors or methods for operating sample collection devices used for the latter method have the disadvantage of inherent uncertainties or measurement inaccuracies. Due to different wiping techniques by different operating personnel, the placement of the benmaterials in the wiping element Undefined which can lead to the analytical system functioning inadequately or not at all, for example when wiping with a fabric edge. Because if the heat source in the desorbing chamber does not act on the correct location on the wiper element, the trace elements present in themselves can not or only insufficiently detected. Another source of error may result from a wrong or indeterminate arrangement of the wiper element in the desorbing chamber. Another Def ⁇ lerán may consist of a repeated sampling by the same operator due to impurities, especially on the hands, resulting. Sample material from a previous sampling can adhere to the operator's glove and reach the wiper element in the following sampling, thus leading to the false display of non-existent trace elements.
  • the object of the invention is to provide a sample collector which enables the most reliable sample collection possible, to provide a sample collection device which enables the most reliable detection of the sample adhering to the sample collector or to provide a method which provides as much as possible reliable sampling allows.
  • a first feature of the invention provides that the sample collector is provided with a support member having a convex surface on which the wiping member is mounted surface-lying.
  • convex is understood to mean a geometric shape that is curved in one or two mutually perpendicular directions, preferably a curvature in one direction in the form of a cylindrical surface cut-out
  • this surface shape when handled by skilled operators, will lie approximately in the center of the wiping element and can thus be treated in a targeted manner in the subsequent desorbing step
  • This surface shape also enables efficient wiping of a multiplicity of different surface shapes and surface irregularities
  • the wiping process is simple and easy to standardize, and operators can be quickly communicated, and reproducible sampling conditions can also be achieved in the case of different surfaces I'm an operator.
  • the support member may be curved in two directions to allow a spherical cap-like shape, which allows collection of the sample material on a limited spot.
  • the wiping surface of the wiping member is shaped in a defined manner and allows a concentrated collection of sample material in the small apical region, which is normally located approximately centrally on the wiper member.
  • the support member is preferably designed to be flexible, at least in the apical region, in order to be able to scan irregular surfaces.
  • the support member consists essentially of a metal sheet. This development is simple and inexpensive to manufacture, easy to handle and allows a Desor- biervorgang in the Desorbierhunt at elevated temperatures.
  • this support plate is provided with a plurality of passages for the passage of gas, which is particularly advantageous if a gas is to be passed through the wiper element in the Desorbiervorgang for the purpose of desorbing the sample material.
  • the support member may alternatively be made substantially as a grid structure, whereby a high gas permeability is ensured along the entire surface.
  • the support member may alternatively consist of an open-pore metal foam or of a rigid metal structure, in the middle of an existing such metal foam area is present.
  • the wiping element is preferably made of a fabric, a non-woven or an open-pored foam, in order to facilitate the adhesion of trace elements during the wiping process but at the same time also to allow removal of the sample material during the desorbering process into the desorbing chamber.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the support member and the wiper element are firmly connected to each other, so form an integral unit, which greatly facilitates handling.
  • a combination part can be taken from a Vorratsreservois, then the wiping operation is carried out and then this part is completely brought into the Desorbierhunt. This avoids the significant additional handling steps of conventional systems that can lead to contamination or failure.
  • Desorbiervorgang that is taken from the combination part of the Desorbierhunt and disposed of.
  • the sample collector comprises a handling handle which is attached to the support member.
  • a handling handle may be an integral part of the sample collector, so that handling handle, teiltützteil and wiping element form a unit that is used together and disposed of.
  • a sample collection device using the sampler according to the invention enables the above maril ⁇ derten benefits.
  • a sample collecting device preferably has a plug-in slot , which comprises the cross- sectional shape of the sample collector and thus ensures that it can be inserted only in a clearly defined manner. In this case, a substantial separation of the sample collection inside of the environment can be achieved and thus a falsification of the measurement result by the ambient air can be avoided.
  • the desorbing chamber comprises a heating device which is operable for the defined continuous heating of the sample material for its desorption. This means that the heating device is first switched off and only after placing the sample collector inside the Desorbierhunt the heater is activated, resulting in a continuous heating of the sample collector and thus the sample material.
  • a targeted air stream flows through the desorbing chamber, which desorbs the sample material from the wiping element, wherein as a result of increasing heating different trace elements are desorbed at different temperatures and converted into molecular form.
  • this heater is designed as a halogen spotlight, because it can be provided a structurally simple and highly efficient fast-acting heater.
  • the heating device may also be designed as a heating plate, which is then adapted to the back-side shape of the support part.
  • the heating plate When forming the support member as a curved metal sheet, the heating plate will have substantially the same shape as the curved support member, so that the support member is pressed with the rear side against the heating plate for the purpose of heating or in permanently mounted sample collector inside the Desorbierhunt is the Heating plate moves against the support member.
  • the desorbing chamber comprises guiding and holding elements, by means of which the sample collector can be inserted and placed in a defined manner.
  • the sample collector can be inserted and placed in a defined manner.
  • Such elements also preferably include special designs that inverted one Prevent introduction (eg the wiper element on the wrong side).
  • the support part of the sample collector is not permeable to gas, so that the gas stream, which serves to desorb the sample material from the wiper element, must be guided past on the wiper element side.
  • the heating device is then arranged on the opposite side of the sample collector located in the desorbing chamber and thus heats the sample collector from the rear side.
  • the purge gas for desorbing the sample material is passed from the back of the sampler through the gas-permeable support member and the wiping member and then, after exiting the wiping member, is supplied to the analysis unit.
  • the heating element is provided on the back side of the wiper element for acting on the gas-permeable support part.
  • An inventive method for operating a sample collector device provides that a sample collector is used with the features described above and this is wiped over the surface to be examined and then fed directly to the Desorbierhunt in which takes place by means of heating the sample collector, a desorption of the sample material.
  • the convex Probensaitunler is moved perpendicular to the substantially linear bearing surface on the surface to be examined in order to effect a sample collection in the maximum possible width.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a sample collector
  • FIG. 2 shows a second perspective view of the sample collector according to FIG. 1 from the rear side
  • FIG. 3 shows an exploded perspective view of the sample collector according to FIGS. 1 and 2 in the disassembled state
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a first embodiment of a desorbing chamber
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of a second embodiment of a desorbing chamber.
  • a sample collector 10 is shown in perspective. This comprises a handling handle 12 to which a curved support member 14 and a wiper element 16 is attached.
  • the handling handle 12 includes a bow-shaped retention area and two retention pins 18 that cooperate with conforming guides 20 in the support member 14 to effect rapid attachment or removal of the handling handle 12 from the support member 14.
  • the wiper member 16 On the convex shaped top of the support member 14, the wiper member 16 is attached. It can either be removable from the support member 14, as shown in Figure 3, or attached thereto, in particular by gluing or clamping along the outer edges.
  • the sample collector 10 of Operators are taken at the handling handle 12 and moved along the arrow shown in Figure 2, whereby the sample material is collected in a narrow area in the middle of the wiper element 16 when wiping on a flat surface.
  • FIG. 4 shows a first embodiment of a desorbing chamber 40a, which comprises gas inlets 42a for the introduction of purge gas and a gas outlet 44, which is connected to an analysis unit (not shown).
  • the desorbing chamber 40a comprises guides 46 for guiding and holding a sample collector 10.
  • the sample collector 10 is arranged in the desorbing chamber 40a such that the support part 14 is arranged at the bottom and the wiper element 16 at the top.
  • a halogen heater 48 is arranged, the radiation 50 directed to the support member 14.
  • a afflicted with sample material the sample collector 10 is pushed with the help of guides 46 in the desorbing ⁇ chamber 40a.
  • a heating of the support member 14 by means of the emitted from the halogen heater 48 thermal radiation 50, whereby the support member 14 is heated in a few seconds up to about 200 0 C.
  • This heat is transferred from the support member 14 to the wiper member 16 and the sample material therein, whereby it is desorbed by the wiper member 16 and converted into molecular gaseous form.
  • the trace elements desorbed from the wiping element 16 are entrained by means of the purge gas flow from the gas inlets 42a to the gas outlet 44 and supplied to the analysis unit, not shown, for their physical or chemical analysis.
  • the second embodiment of a desorbing chamber 40b shown in FIG. 5 has a very similar construction.
  • One difference is that only one gas-permeable sample collector embodiment 10b can be used, in which the support part 14b is gas-permeable. is permeable, consists in the embodiment shown of an open-cell metal foam.
  • a specimen collector 10b containing sample material is pushed into the desorbing chamber 40b with the aid of the guides 46.
  • This is followed by heating of the support member 14b by means of the radiation emitted by the halogen heater 48 heat radiation 50, which makes the supporting part 14 is heated in a few seconds up to about 200 0 C.
  • This heat is transferred from the support member 14b to the wiping member 16 and the sample material therein, thereby desorbing it from the wiping member 16 and converting it to molecular gaseous form.
  • a purge gas passes through the gas inlets 42b into the desorbent can 40b, flows through the gas-permeable support member 14b and the sample-containing wiper element 16 and desorbs the trace elements of the sample material from the wiper element 16 and supplies them via the gas outlet 44 of the analysis unit, not shown.

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Abstract

Ein Probensammler (10) für eine Analyseeinrichtung zur Analyse von Spurenelementen mit einem Wischelement (16), an dem mittels eines Wischvorgangs Probenmaterial von einer zu prüfenden Oberfläche abwischbar und daran adsorbierbar ist, umfasst ein Stützteil (14) mit konvex geformter Oberfläche, auf der das Wischelement (16) angebracht ist. Ferner beschrieben ist eine Probensammelvorrichtung unter Verwendung dieses Probensammlers (10) sowie ein Verfahren zur Probennahme.

Description

Probensammler und Probensammeleinrichttmg für eine Analyseeinrichtung sowie Verfahren zu dessen Betrieb
Die Erfindung betrifft einen Probensammler sowie eine Proben- sammeleinrichtung für eine Analyseeinrichtung zur Analyse von Spurenelementen sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.
Die Erfassung von Spurenelementen, beispielsweise toxischer oder explosiver Stoffe, gewinnt angesichts der zunehmenden Bedrohungen durch terroristische Aktionen immer mehr an Bedeutung. Dabei sind grundsätzlich zwei verschiedene Verfahren zu unterscheiden nämlich die Probenentnahme aus der Umgebungsluft durch deren Ansaugung, insbesondere aus der Nähe eines zu untersuchenden Gegenstandes. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass eine hinsichtlich der Spurenelemente zu untersuchende Person in eine Kammer geführt wird und aus dieser anschließend Gas abgesaugt und einer Analyse zugeführt wird.
Das zweite Verfahren ist die Untersuchung von Oberflachen eines zu untersuchenden Objektes, z.B. eines Koffergriffs oder einer menschlichen Hand, m Hinblick auf daran anhaftende Spurenelemente. Dazu wird herkömmlicherweise manuell mittels eines gewebeartigen Wischelements die zu untersuchende Oberfläche abgewischt und damit mögliche Spurenelemente von dieser Oberflache abgeschert. Anschließend wird das Wischelement mit dem Probenmaterial in eine Desorbierkammer plaziert und dort werden bei erhöhter Temperatur mittels eines Gasstromes die im Wischelement gefangenen Spurenelemente desorbiert, in molekulare Form überfuhrt und einer Analyseeinrichtung, insbesondere einem Ionenspektrometer, zugeführt.
Die für letzteres Verfahren verwendeten Probensammler bzw. Verfahren zum Betrieb von Probensammeleinrichtungen haben den Nachteil inhärenter Unsicherheiten bzw. Messungenauigkeiten. Aufgrund unterschiedlicher Wischtechniken durch unterschiedliches Bedienungspersonal ist bereits die Plazierung des Pro- benmaterials im Wischelement Undefiniert was dazu führen kann, dass das Analysesystem unzureichend oder gar nicht funktioniert, wenn beispielsweise mit einem Geweberand gewischt wurde. Denn wenn die Heizquelle in der Desorbierkammer nicht die korrekte Stelle auf dem Wischelement beaufschlagt, können die an sich vorhandenen Spurenelemente nicht oder nur unzureichend erfasst werden. Eine weitere Fehlerquelle kann aus einer falschen oder unbestimmten Anordnung des Wischele- ments in der Desorbierkammer resultieren. Eine weitere Feh¬ lerquelle kann aus einer wiederholten Probenentnahme durch die gleiche Bedienungsperson aufgrund Verunreinigungen, insbesondere über die Hände, resultieren. Probenmaterial aus einer vorherigen Probeentnahme können am Handschuh der Bedienungsperson haften bleiben und bei der folgenden Probeentnahme auf das Wischelement gelangen und damit zur fälschlichen Anzeige von nicht vorhandenen Spurenelementen führen.
Wenn nicht ein Gegenstand sondern eine Person zu untersuchen ist, also eine Probe von einer Hautpartie der zu untersuchenden Person genommenen werden soll durch Abwischen der Hautpartie (z.B. der Hände der zu untersuchenden Person) führt dies zu einem direkten Kontakt zwischen Bedienungsperson und Untersuchungsperson, was als Zudringlichkeit aufgefasst werden könnte. Um dies zu verhindern wird herkömmlicherweise die Untersuchungsperson aufgefordert, den Wischvorgang an sich selber vorzunehmen, was auch zu einer Fehlerquelle führt, weil die Untersuchungsperson zum einen nicht weiß, wie der Wischvorgang genau erfolgen soll und unter Umständen ein Eigeninteresse daran haben kann, dass Spurenelemente nicht de- tektiert werden.
Schließlich besteht bei der Probenentnahme von Gegenständen auch ein Verletzungsrisiko für das Bedienungspersonal aufgrund versteckter scharfer oder spitzer Gegenstände oder Kanten und Ecken. Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Probensammler bereit zu stellen, der eine möglichst definierte und zuverlässige Probenaufnahme ermöglicht, eine Probensammeleinrichtung anzugeben, welche eine möglichst zuverlässige Erfassung der am Probensammler anhaftenden Probe ermöglicht bzw. ein Verfahren bereit zu stellen, welches eine möglichst zuverlässige Probenentnahme ermöglicht.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die in den unabhängigen Ansprüchen genannten Merkmalen gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sowie bevorzugte Ausbildungen und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren.
Ein erstes Merkmal der Erfindung sieht vor, dass der Probensammler mit einem Stützteil mit einer konvexen Oberfläche versehen ist, auf der das Wischelement flächig aufliegend angebracht ist. Unter „konvex" wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine geometrische Form verstanden, die entweder in einer oder zwei zueinander senkrechten Richtungen gekrümmt ist. Bevorzugt ist eine Krümmung in einer Richtung in Form eines Zylindermantelflächenausschnitts . Dadurch ergibt sich beim Wischvorgang eine etwa linienförmige Auflage auf ebenen Flächen und damit ein schmaler Probenaufnahmebereich, der bei Handhabung durch geübtes Bedienungspersonal in etwa in der Mitte des Wischelements liegen wird und damit, im nachfolgenden Desorbtionsschritt in der Desorbierkammer gezielt behandelt werden kann. Diese Oberflächenform ermöglicht ferner ein effizientes Abwischen einer Vielzahl unterschiedlicher Oberflächenformen und Oberflächenunregelmäßigkeiten der zu prüfenden Oberflächen. Der Wischvorgang ist gleichzeitig einfach und leicht zu standardisieren bzw. Bedienungspersonal schnell zu vermitteln. Auch ergeben sich reproduzierbare Probennah- menbedingungen auch bei unterschiedlichen Bedienungspersonal.
Alternativ kann das Stützteil auch in zwei Richtungen gekrümmt sein um eine kugelkalottenartige Form zu ermöglichen, die eine Sammlung des Probenmaterials auf einem begrenzten Fleck ermöglicht.
Durch die konvexe Oberflächenform des Stützteils ist die Wischfläche des Wischelements definiert geformt und ermöglicht eine konzentrierte Sammlung von Probenmaterial in dem kleinen apikalen Bereich, der normalerweise etwa mittig auf dem Wischelement liegt.
Das Stützteil ist vorzugsweise zumindest im apikalen Bereich flexibel ausgebildet, um unregelmäßige Oberflächen abtasten zu können.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stützteil im wesentlichen aus einem Metallblech besteht. Diese Weiterbildung ist einfach und kostengünstig in der Fertigung, leicht in der Handhabung und ermöglicht einen Desor- biervorgang in der Desorbierkammer bei erhöhten Temperaturen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist dieses Stützblech mit einer Vielzahl von Durchlässen zur Durchleitung von Gas versehen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn im Desorbiervorgang zum Zweck der Desorbierung des Probenmaterials ein Gas durch das Wischelement geleitet werden soll. Anstelle der Verwendung eines Stützteils mit Durchlässen kann das Stützteil alternativ auch im wesentlichen als Gitterstruktur gefertigt sein, wodurch eine hohe Gasdurchlässigkeit entlang der gesamten Oberfläche gewährleistet ist. Das Stützteil kann alternativ auch aus einem offenporigen Metallschaum bestehen oder aus einer rigiden Metallstruktur, in deren Mitte ein aus derartigem Metallschaum bestehender Bereich vorhanden ist.
Es ist natürlich auch möglich, diese Varianten zu kombinieren, also ein Stützteil aus Metallblech zu verwenden und im Mittelbereich, wo mit größter Wahrscheinlichkeit das Probenmaterial angesammelt wird, eine Gitterstruktur zu integrieren. Das Wischelement besteht vorzugsweise aus einem Gewebe, einem Vlies oder einem offenporigen Schaum, um das Anhaften von Spurenelementen beim Wischvorgang zu erleichtern aber gleichzeitig auch eine Entfernung des Probenmaterials beim Desor- biervorgang in die Desorbierkammer zu ermöglichen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Stützteil und das Wischelement fest miteinander verbunden sind, also eine integrale Einheit bilden, was die Handhabung sehr erleichtert. So kann ein solches Kombinationsteil aus einem Vorratsreservois entnommen werden, dann wird der Wischvorgang ausgeführt und dann wird dieses Teil komplett in die Desorbierkammer gebracht. Dadurch werden die wesentlichen zusätzlichen Handhabungsschritte herkömmlicher Systeme, die zu Kontaminationen oder Fehlern führen können, vermieden. Nach dem Desorbiervorgang wird das aus Kombinationsteil aus der Desorbierkammer entnommen und entsorgt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Probensammler einen Handhabungsgriff umfasst, der am Stützteil befestigt ist. Ein solcher Handhabungsgriff kann integraler Bestandteil des Probensammlers sein, so dass Handhabungsgriff, Ξtützteil und Wischelement eine Einheit bilden, die zusammen benutzt und entsorgt wird. Alternativ ist es auch zweckmäßig, den Handhabungsgriff vom Stützteil entfernbar zu gestalten, um den Entsorgungsaufwand zu reduzieren, in dem der Handha¬ bungsgriff wiederverwendet wird.
Eine Probensammeleinrichtung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Probensammlers ermöglicht die bereits oben geschil¬ derten Vorteile. Eine solche Probensammeleinrichtung weist vorzugsweise einen Einsteckschlitz auf, welcher die Quer¬ schnittsform des Probensammlers umfasst und so gewährleistet, dass dieser nur in klar definierter Weise eingesteckt werden kann. In diesem Fall ist auch eine weitgehende Trennung des Probensammelinneren von der Umgebung erzielbar und damit eine Verfälschung des Messergebnisses durch die Umgebungsluft vermeidbar . Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Idee sieht vor, dass die Desorbierkammer eine Heizvorrichtung umfasst, die zur definierten kontinuierlichen Erwärmung des Probenmaterials zu dessen Desorbierung betreibbar ist. Das bedeutet, dass die Heizvorrichtung zunächst abgeschaltet ist und erst nach dem Plazieren des Probensammlers im Inneren der Desorbierkammer die Heizvorrichtung aktiviert wird, wodurch sich eine kontinuierliche Erwärmung des Probensammlers und damit des Probenmaterials ergibt. Gleichzeitig wird die Desorbierkammer mit einem gezielten Luftstrom durchströmt, der das Probenmaterial von dem Wischelement desorbiert, wobei durch die zunehmende Erwärmung dann unterschiedliche Spurenelemente bei unterschiedlichen Temperaturen desorbiert und in Molekülform überführt werden. Vorzugsweise ist diese Heizvorrichtung als Halogenstrahler ausgebildet, weil dadurch eine baulich einfache und hoch effiziente schnell wirkende Heizvorrichtung bereit gestellt werden kann.
Alternativ kann die Heizvorrichtung auch als Heizplatte ausgebildet sein, die dann an die rückseitige Form des Stützteils angepasst ist. Bei Ausbildung des Stützteils als gekrümmtes Metallblech wird die Heizplatte im wesentlichen die gleiche Form wie das gekrümmte Stützteil aufweisen, so dass das Stützteil mit der rückwärtigen Seite gegen die Heizplatte zum Zweck seiner Erwärmung gedrückt wird bzw. bei fest montiertem Probensammler im Inneren der Desorbierkammer wird die Heizplatte gegen das Stützteil bewegt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Desorbierkammer Führungs- und Halterungselemente umfasst, durch welche der Probensammler definiert einführbar und plazierbar ist. Durch entsprechende Schienen und Anschläge, die an die Form des Probensammlers angepasst sind, kann das Bedienungspersonal den mit Probenmaterial versehenen Proben- sammler in die Desorbierkammer schieben, wobei das Risiko von Fehlern bzw. Kontaminationen vermeidbar ist. Gleichzeitig wird der Vorgang beschleunigt. Derartige Elemente umfassen vorzugsweise auch spezielle Gestaltungen, die eine verkehrte Einführung (z.B. das Wischelement auf der falschen Seite) verhindern.
Für die Desorbierkammer sind zwei alternative Formen besonders geeignet. Bei der einen Ausbildung ist das Stützteil des Probensammlers nicht gasdurchlässig, so dass der Gasstrom, der zum Desorbieren des Probenmaterials vom Wischelement dient, auf der Wischelementseite vorbei geführt werden muss. Zweckmäßigerweise ist die Heizvorrichtung dann auf der gegenüberliegenden Seite des in der Desorbierkammer befindlichen Probensammlers angeordnet und erwärmt damit den Probensammler von der Rückseite. Zusätzlich ist es natürlich auch möglich, weitere Heizvorrichtungen auf der Vorderseite des Probensammlers vorzusehen, um auch von dieser Seite eine direkte Wärmeeinwirkung auf das Wischelement bzw. das darin gefangene Probenmaterial zu bewirken.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Desorbierkammer unter Verwendung eines gasdurchlässigen Probensammlers wird das Spülgas zum Desorbieren des Probenmaterials von der Rückseite des Probensammlers durch das gasdurchlässige Stützteil und das Wischelement hindurch geleitet und dann nach Austritt aus dem Wischelement der Analyseeinheit zugeführt. Dabei ist auch hier das Heizelement rückseitig des Wischelements zur Einwirkung auf das gasdurchlässige Stützteil vorgesehen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Probensammlervorrichtung sieht vor, dass ein Probensammler mit dem oben beschriebenen Merkmalen verwendet und dieser über die zu untersuchende Oberfläche gewischt wird und anschließend unmittelbar der Desorbierkammer zugeführt wird, in der mittels Erwärmung des Probensammlers eine Desorbierung des Probenmaterials erfolgt. Dadurch, dass keine weiteren Handhabungsschritte des Probensammlers durch das Bedienungspersonal erforderlich wird, sondern der Probensammler direkt nach dem Wischvorgang der Desorbierkammer zugeführt werden kann, ist die Gefahr von Kontaminationen bzw. Messfehlern gegenüber herkömmlichen Systemen weitgehend vermieden. Vorzugsweise wird der konvexe Probensaitunler senkrecht zur wesentlichen Ii- nienförmigen Auflagefläche auf der zu untersuchenden Oberfläche bewegt um in maximal möglicher Breite eine Probensammlung zu bewirken.
Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1: eine perspektivische Darstellung eines Probensammlers;
Figur 2: eine zweite perspektivische Darstellung des Probensammlers gemäß Figur 1 von der Rückseite;
Figur 3: eine perspektivische Explosionsdarstellung des Probensammlers gemäß Figur 1 und 2 im zerlegten Zustand;
Figur 4: eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform für eine Desorbierkammer;
Figur 5: eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform für eine Desorbierkammer.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein Probensammler 10 jeweils perspektivisch dargestellt. Dieser umfasst einen Handhabungsgriff 12, an dem ein gewölbtes Stützteil 14 sowie ein Wischelement 16 angebracht ist. In der gezeigten Ausführungsform umfasst der Handhabungsgriff 12 einen bügeiförmigen Haltebereich sowie zwei Haltestifte 18, die mit daran angepassten Führungen 20 im Stützteil 14 kooperieren, um eine schnelle Befestigung bzw. Entfernung des Handhabungsgriffs 12 vom Stützteil 14 zu bewirken.
Auf der konvex geformtem Oberseite des Stützteils 14 ist das Wischelement 16 befestigt. Es kann entweder vom Stützteil 14 entfernbar, wie in Figur 3 dargestellt, oder daran befestigt sein, insbesondere durch Verklebung oder Einklemmung entlang der Außenränder. Zur Handhabung wird der Probensammler 10 vom Bedienpersonal am Handhabungsgriff 12 genommen und entlang des in Figur 2 gezeigten Pfeiles bewegt, wodurch beim Wischen auf einer ebenen Oberfläche das Probenmaterial in einem schmalen Bereich in der Mitte des Wischelements 16 angesammelt wird.
In Figur 4 ist eine erste Ausführungsform einer Desorbierkam- mer 40a dargestellt, die Gaseinlässe 42a für die Einleitung von Spülgas sowie einen Gasauslass 44 umfasst, der mit einer nicht gezeigten Analyseeinheit verbunden ist. Die Desorbier- kammer 40a umfasst Führungen 46 zur Führung und Halterung eines Probensammlers 10. Dabei ist der Probensammler 10 derart in der Desorbierkammer 40a angeordnet, dass das Stützteil 14 unten und das Wischelement 16 oben angeordnet ist. Unterhalb des Probensammlers 10 ist eine Halogen-Heizvorrichtung 48 angeordnet, die Strahlung 50 auf das Stützteil 14 richtet.
Im Betrieb wird ein mit Probenmaterial behafteter Probensammlers 10 unter Zuhilfenahme der Führungen 46 in die Desorbier¬ kammer 40a geschoben. Anschließend erfolgt eine Erwärmung des Stützteils 14 mittels der von der Halogen-Heizvorrichtung 48 ausgesandten Wärmestrahlung 50, wodurch das Stützteil 14 in wenigen Sekunden bis auf über 2000C erwärmt wird. Diese Wärme wird vom Stützteil 14 auf das Wischelement 16 und das darin befindliche Probenmaterial übertragen, wodurch dieses vom Wischelement 16 desorbiert und in molekulare Gasform überführt wird. Gleichzeitig werden mittels des von den Gaseinlässen 42a zum Gasauslass 44 erfolgenden Ξpülgasstroms die vom Wischelement 16 desorbierten Spurenelemente mitgerissen und zu deren physikalischer oder chemischer Analyse der nicht gezeigten Analyseeinheit zugeführt.
Die in Figur 5 gezeigte zweite Ausführungsform einer Desorbierkammer 40b ist sehr ähnlich aufgebaut. Ein Unterschied liegt darin, dass nur eine gasdurchlässige Probensammlerausführung 10b verwendbar ist, bei der das Stützteil 14b gas- durchlässig ist, in der gezeigten Ausführungsform aus einem offenporigen Metallschaum besteht.
Im Betrieb wird ein mit Probenmaterial behafteter Probensammler 10b unter Zuhilfenahme der Führungen 46 in die Desorbier- kammer 40b geschoben. Anschließend erfolgt eine Erwärmung des Stützteils 14b mittels der von der Halogen-Heizvorrichtung 48 ausgesandten Wärmestrahlung 50, wodurch das Stützteil 14 in wenigen Sekunden bis auf über 2000C erwärmt wird. Diese Wärme wird vom Stützteil 14b auf das Wischelement 16 und das darin befindliche Probenmaterial übertragen, wodurch dieses vom Wischelement 16 desorbiert und in molekulare Gasform überführt wird. Gleichzeitig tritt über die Gaseinlässe 42b ein Spülgas in die Desorbierkannmer 40b, durchströmt das gasdurchlässige Stützteil 14b und das probenmaterialbehaftete Wischelement 16 und desorbiert dabei die Spurenelemente des Probenmaterials vom Wischelement 16 und leitet diese über den Gasauslass 44 der nicht gezeigten Analyseeinheit zu.

Claims

Ansprüche
1. ProbenSammler für eine Analyseeinrichtung zur Analyse von Spurenelementen, mit einem Wischelement (16), an dem mittels eines Wischvorgangs Probenmaterial von einer zu prüfenden Oberfläche abwischbar und daran adsorbierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser (10) ein Stützteil (14) mit konvex geformter Oberfläche umfasst, auf der das
Wischelement (16) angebracht ist.
2. Probensammler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (14) ein eindimensional gekrümmtes Flächenelement ist.
3. Probensammler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittige Bereich Stützteil (14) flexibel ausgebildet ist.
4. Probensammler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (14) eine Vielzahl von Durchlässen zur Durchleitung von Gas aufweist.
5. Probensammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (14) im wesentlichen als Gitterstruktur aufgebaut ist oder aus einem offenporigen Metallschaum besteht.
6. Probensammler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wischelement (16) aus einem Gewebe, einem Vlies oder einem offenporigen Schaum besteht .
7. Probensammler nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützteil (14) und das Wischelement (16) eine integrale Einheit bilden.
8. Probensammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Handhabungsgriff (12) umfasst, der am Stützteil {14} befestigt ist.
9. Probensammler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsgriff (12) vom Stützteil (14) entfernbar ist.
10. Probensaπmeleinrichtung für eine Analyseeinrichtung zur Analyse von Spurenelementen, umfassend einen Probensammler (10) mit einem weichen Wischelement (16} , an dem mittels eines Wischvorgangs das Probenmaterial adsorbierbar ist, ferner umfassend eine Desorbierkammer (40) , in die der Probensammler (10} einbringbar ist, um das Probenmaterial zu desorbieren und einer Analyse auf das Vorhandensein bestimmter Spurenelemente zuzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass der Probensammler (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
11. Probensammeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorbierkammer (40) eine Heizvorrichtung (48) urafasst, die für kontinuierliche Erwärmung des Probensammlers (10) betreibbar ist.
12. Probensammeleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (48) als Halogenstrahler ausgebildet ist.
13. Probensammeleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (48) als Heizplatte ausgebildet ist, die an die Form der rückseitigen, dem Wischelement (16) gegenüberliegende Seite des Stützteils
(14) angepasst ist.
14. Probensammeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Gasführung (42, 44} umfasst, mittels der Gas zur Desorbierung des Probenmaterials von dem Wischelement durch das Stützteil und das Wischelement leitbar ist.
15. Probensammeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinrichtung ein lonenspektrome- ter ist.
16. Probensammeleinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
15, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorbierkaπuner (40) Führungs- und Halterungselemente (46) umfasst, durch welche der Probensammler (10) definiert einführbar und plazierbar ist.
17. Probensammeleinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis
16, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorbierkammer (40a) eine Heizeinrichtung (48) umfasst, die Wärmestrahlung auf die Rückseite des Probensammlers (10a) leitet und auf der bezüglich des Probensammlers (10a) der Heizeinrichtung (48) gegenüberliegenden Seite mindestens eine Gas Zuführung (42a) sowie eine Gasabführung (44) vorgesehen ist, mittels der Gas über das Wischelerαent (16) zur Desorption der Spurenelemente leitbar ist.
18. Probensammeleinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorbierkammer (40b) eine Heizeinrichtung (48) umfasst, die Wärmestrahlung auf die Rückseite des Probensammlers (10b) leitet und im Bereich der Rückseite des Probensammlers (10b) eine Gaszuführung (42b) und auf der gegenüberliegenden Seite des Probensammlers (10b) eine Gasabführung (44) vorgesehen ist, mittels der Gas durch das Wischelement (16) zur Desorption der Spurenelemente leitbar ist.
19. Verfahren zum Betreiben einer Probensammeleinrichtung für eine Analyseeinrichtung zur Analyse von Spurenelementen, umfassend einen Probensammler (10) mit einem Wischelement
(16) , an dem mittels eines Wischvorgangs das Probenmaterial adsorbierbar ist, ferner mit einer Desorbierkammer
(40) , in die der Probensammler (10) einbringbar ist, um das Probenmaterial zu desorbieren und auf das Vorhandensein bestimmter Spurenstoffe zu analysieren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Probensammler (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet und über eine zu untersuchende Oberfläche bewegt wird und anschließend unmittelbar der Desorbierkammer (40} zugeführt wird, in der mittels Erwärmung des Probensammler (10) eine Desorbierung des Probenmaterials erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 19 unter Verwendung eines Probensammlers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Probensammler (10) zur Aufnahme von Probenmaterial senkrecht zu seiner im wesentlichen linienartigen Auflagefläche auf einer zu untersuchenden Oberfläche bewegt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 19 unter Verwendung einer Proben- sammeleinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Probensammler (10) in der Desorbierkammer (40) plaziert wird; die Heizvorrichtung (48) aktiviert und dessen Temperatur definiert bis zu einer Maximaltemperatur erhöht wird; dabei ein Gas über das Wischelement (16) und anschließend einer Analyseeinheit zugeführt wird, wodurch Probenmaterial vom Wischelement (16) desorbiert und zur Bestimmung der molekularen Bestandteile der Analyseeinheit zugeführt wird, nach Äbschluss der Temperaturerhöhung der Probensammler aus der Desorbierkammer entfernt wird.
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