FI93174C - Reaktiokammio ja sen käyttöön pohjautuva uusi määritysmenetelmä - Google Patents

Description

931 74 REAKTIOKAMMIO JA SEN KÄYTTÖÖN POHJAUTUVA UUSI MÄÄRITYSMENETELMÄ

Keksinnön kohteena on erityisesti analytiikassa käytettäväksi tarkoitettu uusi reaktiokairanio. Keksintö koskee myös uutta määritysmenetelmää, joka pohjautuu mainitun reak-tiokammion käyttöön.

5 Näytteessä olevan komponentin kvantitatiiviseksi määrittämiseksi käytetään reaktioastiaa, johon johdetaan näyte ja yksi tai useampi reagenssi, jotka tavallisesti esiintyvät neste- tai kaasumuodossa. Reaktioastiassa näytteen määritettävä komponentti saatetaan reagoimaan reagenssin tai 10 reagenssien kanssa, jolloin syntyy yksi, tai tavallisemmin useampi reaktiotuote, jotka ovat neste- tai kaasumuodossa. Syntyneiden reaktiotuotteiden joukossa yksi tuote edustaa määritettävää komponenttia, joka kvantitoidaan sopivalla detektorilla. Tietyissä tapauksissa voidaan koko reaktio-15 seos johtaa detektoriin, joka rekisteröi määritettävän komponentin. Tavallisimmin joudutaan kuitenkin erottamaan määritettävä komponentti reaktioseoksesta ennen kuin se johdetaan detektoriin kvantitoitavaksi, koska muut reaktiotuotteet saattavat häiritä määritettävän komponentin 20 kvantitoinnin tarkkuutta sekä aiheuttaa turhia kuormituksia detektorissa. Varsinkin niissä tilanteissa, joissa määritettävä komponentti on kaasumuodossa ja muut reaktiotuotteet nestemäisiä on tärkeää saada nestemäiset komponentit erotetuiksi määritettävästä kaasumaisesta komponentista, 25 koska kaasujen detektoimiseen tarkoitettujen laitteiden toiminta kärsii nesteiden mukaantuloista.

Nykyaikaisista analyysilaitteista edellytetään suuren tarkkuuden lisäksi myös tehokkuutta, eli tietyssä ajanjaksossa on pystyttävä ajamaan mahdollisimman monta analyysia. 30 Reaktioastian nopea tyhjentäminen on tärkeä ajan säästämiseksi. Tyhjentämisen on lisäksi oltava mahdollisimman täydellinen kontaminaation välttämiseksi tuoreiden näyte-ja reagenssikomponenttien kanssa.

931 74 2

Nykyään analytiikassa käytössä olevat reaktioastiat ovat yleensä määrätyn tilavuuden omaavia astioita, jotka tyhjennetään ja mahdollisesti puhdistetaan reaktion tapahduttua ennen kuin ne täytetään näytteellä ja uudella reagenssillä 5 seuraavaa määritystä varten. Tehokas tyhjentäminen on ongelmallista varsinkin silloin, kun määritettävä komponentti on kaasumuodossa. Tavallisesti määritettävä kaasu syrjäytetään reaktioastiasta inertin kaasun avulla, joka siten kantokaasuna kuljettaa määritettävän kaasukomponentin 10 detektoriin. Tämäntapainen reaktiotyyppi on kuvattu esimerkiksi julkaisussa H Häyrynen et ai., Atomic Spectroscopy, voi. 6, No. 4, s. 88-90, 1985. Tällaiseen tyhjennystapaan liittyy kuitenkin useita ongelmia. Kantokaasu sekoittuu melko täydellisesti määritettävään kaasuun, joten määritet-15 tävän kaasun täydellinen poisto reaktioastiasta kestää kauan. Detektoriin johdettava määritettävä kaasu tulee huomattavassa määrin laimennetuksi ja tämä on omiaan vähentämään määrityksen tarkkuutta. Lisäksi muut reaktiotuotteet, jotka tavallisesti ovat nestemuodossa kulkevat pisa-20 roina kaasuvirran mukana ja rasittavat detektorin toimintaa .

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetty ongelma ja aikaansaada uusi reaktiokammio, josta pystytään nopeasti poistamaan syntyneet reaktiotuotteet ja joka 25 pystytään nopeasti täyttämään uudella näytteellä ja uusilla reagensseillä. Reaktioseoksen määritettävä komponentti pystytään myös tehokkaasti erottamaan muista reaktiossa syntyneistä reaktiotuotteista silloin, kun määritettävä komponentti esiintyy toisessa faasissa kuin muut reaktio-30 tuotteet.

Keksinnön kohteena on siten reaktiokammio, joka käsittää lieriömäisen astian, jonka ensimmäisessä päässä on vähintään yksi nestemäisen tai kaasumaisen komponentin venttiilillä varustettu syöttö- tai poistoputki tai -läpivienti.

35 Keksinnölle on tunnusomaista, että lieriömäisen astian n 3 931 74 toinen pää on avoin ja että reaktiokammio edelleen käsittää männän, joka on järjestetty liikkuvaksi edestakaisin lieriömäisen astian sisäpuolella sen aksiaalisuunnassa lieriömäisen astian avoimen pään kautta. Keksinnölle on edel-5 leen tunnusomaista, että mäntä on järjestetty tiivistäväksi lieriömäisen astian sisäseinämää vasten ja että männässä on vähintään yksi olennaisesti aksiaalisuuntainen kanava, joka on varustettu venttiilillä tai joka on liitetty venttiilillä varustettuun putkeen.

10 Keksinnön kohteena on myös kaasua muodostavan tai kaasumaista hydridiä muodostavan alkuaineen kvantitatiivinen määritysmenetelmä, jossa alkuainetta sisältävä näyte, natriumboorihydridi ja happo johdetaan reaktiokammioon ja saatetaan reagoimaan keskenään. Reaktiossa muodostunut 15 kaasuseos poistetaan reaktiokammiosta ja johdetaan plasma-spektrometriin kvantitoitavaksi alkuainekomponentin suhteen. Menetelmälle on tunnusomaista, että suoritetaan reaktio patenttivaatimuksen 1 mukaisessa reaktiokammiossa, johon imetään tai pumpataan näyte, natriumboorihydridi ja 20 happo ajamalla mäntä ulospäin astiassa ja josta reaktiokammiosta työnnetään reaktiossa syntynyt kaasuseos ulos ajamalla mäntä astiassa sisäänpäin. Lopuksi reaktiokammiosta poistetaan nestemäiset reaktiotuotteet jatkamalla männän sisäänpäin suuntautunutta liikettä.

25

Erään reaktiokammion sovellusmuodon mukaan syöttö- tai poistoputki on kytketty monikanavaventtiiliin, jonka avulla näyte ja yksi tai useampi reagenssi voidaan syöttää vuoron perään reaktiokammioon.

30 Toisen sovellusmuodon mukaisesti männässä on useita, olennaisesti aksiaalisuuntaisia, kanavia, jotka kumpikin ovat yhteydessä venttiilillä varustettuun putkeen.

Kolmannen sovellusmuodon mukaan astian päätyyn on asennettu useita ventiileillä varustettuja putkia tai läpivientejä.

4 931 74

Keksintöä selostetaan seuraavassa viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää reaktiokammiota aksiaalisuuntaisena poikkileikkauksena 5

Kuvio 2 esittää reaktiokammiota aksiaalisuuntaisena poikkileikkauksena toisen sovellusmuodon mukaan

Kuvio 3 esittää kuvion 2 reaktiokammion männän pohjan ja 10 sen kanaviin johtavia putkia venttiileineen

Kuvio 4 esittää reaktiokammiota aksiaalisuuntaisena poikkileikkauksena kolmannen suoritusmuodon mukaan

Kuviossa 1 on esitetty reaktiokammio 10 poikkileikkauksena. Reaktiokammio käsittää lieriömäisen astian 11, jonka ensim-15 mäisessä päässä 12 on nestemäisen tai kaasumaisen komponentin venttiilillä 25 varustettu syöttö- tai poistoputki 20. Astian 11 toinen pää 13 on avoin. Mäntä 14 on järjestetty liikkuvaksi edestakaisin lieriömäisen astian 11 sisäpuolella sen aksiaalisuunnassa astian avoimen pään 20 13 kautta. Mäntä tiivistää lieriömäisen astian sisäseinämää vasten. Männän lävitse kulkee kanava 15, joka on olennaisesti männän akselin suuntainen. Kanava 15 on yhteydessä venttiilillä 45 varustettuun putkeen 40. Vaihtoehtoisesti venttiili 45 voisi olla sijoitettu suoraan kanavaan 15 25 männän sisäpuolelle. Kuvion 1 sovellusmuodossa venttiili 25, jolla syöttö- tai poistoputki 20 on varustettu, on monikanavaventtiili. Monikanavaventtiilin 25 avulla voidaan näyte A ja yksi tai useampi reagenssi B, C, D, E, F syöttää vuoron perään reaktiokammioon putkista 26 - 31.

30 Kuvion 1 mukaisen reaktiokammion toiminta voidaan kuvata seuraavasti. Suljetaan venttiili 45 ja liikutetaan mäntää 14 sopivan käyttölaitteen, esimerkiksi sähkömoottorin tai pneumaattisen sylinterin avulla ulospäin suhteessa astiaan 11. Männän 14 ja astian 11 välisessä tilassa 16 syntyy 93174 5 alipainetta. Avaamalla monikanavaventtiili 25 vuoron perään komponenttien A, B, C... syöttöputkille 26, 27, 28 ... saadaan niitä vuoron perään syötetyksi reaktiokammioon. Jos reaktion seurauksena tapahtuu kaasunmuodostusta, ajetaan 5 mäntä astiasta ulospäin reaktion aikana. Jos kvantitoitava reaktiotuote on reaktiossa muodostunut kaasukomponentti, voidaan reaktion mentyä loppuun avata venttiili 25 yhteen putkista 26 - 31 ja poistaa määritettävä kaasukomponentti sitä kautta mittadetektoriin. Kaasukomponentin poistaminen 10 reaktiokammiosta suoritetaan liikuttamalla mäntää sisäänpäin astiassa 11. Kun kaasu on kokonaan poistettu reaktiokammiosta suljetaan venttiili 25 ja avataan venttiili 45. Liikuttamalla mäntää edelleen sisäänpäin astiassa 11 saadaan reagoimattomat ja reaktiossa syntyneet nestemäiset 15 komponentit (ns. jätteet) poistetuiksi.

Kuviossa 1 nähdään, että männän 14 astiaan 11 sisään menevä pääty 14a on lievästi suppilomuotoinen. Silloin kun reak-tiokammiota käytetään pystyasennossa, kuten kuviossa, nestemäisten komponenttien poisto helpottuu tämän muodon 20 ansiosta. Toinen etu on siinä, että männän päädyn 14a ja astian 11 päädyn 11a välille jää tietty tila myös silloin, kun mäntä on kokonaan sisääntyönnettynä astiaan 11. Tämä mahdollistaa magneettisekoittimen käytön reaktiotilassa 16, mikä on eduksi monissa reaktioissa näytteen ja reagenssien 25 välisen täydellisen sekoituksen aikaansaamiseksi. Magneet-tisekoitin seuraa männän edestakaista liikettä.

Kuviossa 2 on esitetty läpileikkauksena reaktiokammion toinen suoritusmuoto. Männän lävitse kulkee useita kanavia 15a, 15b, 15c jne. Kuviossa 3 on esitetty kuvion 2 reak-30 tiokammion männän pohja 17. Venttiileillä 45a, 45b, 45c jne. varustetut putket 40a, 40 b, 40c... on liitetty pohjaan 17 päätyviin kanaviin 15a, 15b, 15c jne. Männän pääty 14a on tässäkin lievästi suppilomuotoinen.

Kuvion 2 mukainen suoritusmuoto mahdollistaa useamman 35 komponentin samanaikaisen syötön reaktiokammioon. Näytteen 93174 6 A ja reagenssien C - E syöttö voidaan suorittaa yhtaikaa putkien 40a vast. 40c - 40e kautta liikuttamalla mäntää 14 ulospäin astiasta 11 samalla, kun pidetään venttiilit 45a vast. 45c - 45e auki ja venttiilit 25 ja 45b kiinni. Jos 5 reaktio ei edellytä niin monta syötettävää komponenttia, että kaikki putket 40c - e on jouduttu ottamaan käyttöön, pidetään luonnollisesti ei käytössä olevien putkien venttiilit 45 suljettuina. Putki 40b venttiileineen 45b on varattu nestemäisten komponenttien (jätteiden) poistamista 10 varten. Syötön jälkeen suljetaan kaikki venttiilit 45.

Reaktion mentyä loppuun poistetaan kaasumainen kvantitoita-va reaktiokomponentti putken 20 kautta avaamalla venttiili 25 ja työntämällä mäntä sisäänpäin astiassa 11. Kaasun poiston jälkeen suljetaan venttiili 25 sekä venttiilit 45a 15 ja 45c - e pidetään suljettuina. Avaamalla venttiili 45b ja työntämällä mäntä edelleen sisäänpäin astiassa 11 tyhjennetään nestemäiset reaktiotuotteet ja reagoimattomat komponentit reaktiokammiosta.

Kuvioiden 2 ja 3 esittämissä ratkaisuissa venttiilit 45 on 20 liitetty männän ulkopuolella oleviin putkiin 40. Tällä järjestelyllä on se epäkohta, että putkissa 40 ja kanavissa 15 syntyy melko suuri kuollut tilavuus. Tämän välttämiseksi voidaan vaihtoehtoisesti sijoittaa venttiilit 45 männän sisäpuolelle suoraan kanaviin 15.

25 Näytteen ja reagenssien täyttö voidaan suorittaa imemällä tai pumppaamalla ne reaktiokammioon. Pumppausvaihtoehto on suositeltavaa, jos on syytä saada mahdollisimman suuri syöttötarkkuus.

Kuvioiden 2 ja 3 ratkaisulla on nopean syötön lisäksi se 30 etu, että putki 20 voi olla kokonaan varattu kaasumaisen komponentin kuljetusta varten. Tällöin kontaminaatioriski nestemäisten komponenttien kanssa on poistettu.

Kontaminaation eliminoimiseksi voidaan lisäksi huuhdella reaktiokammio esim. argonkaasulla tai tislatulla vedellä

II

93174 7 sen tyhjennyksen jälkeen ennen seuraavaa täyttöä. Huuhtelu argonkaasulla voidaan suorittaa esimerkiksi seuraavasti: Mäntä vedetään ulospäin samanaikaisesti kun venttiili 25 pidetään auki argonin syöttöputkeen ja pidetään muut vent-5 tiilit suljettuina. Sen jälkeen tyhjennetään astia venttiilin 45b kautta työntämällä mäntä sisäänpäin astiassa 11 muiden venttiilien ollessa suljettuina. Jos taas halutaan huuhdella tislatulla vedellä, on syytä varata yksi venttiiliin 25 johtavista kanavista tislatun veden syöttöä varten.

10 Kuviossa 4 on esitetty vaihtoehtoinen reaktiokammio, jossa näytteen ja reagenssien samanaikainen syöttö voidaan suorittaa astian 11 päätyyn 11a asennettujen, venttiileillä 25a - c varustettujen putkien 20a - c kautta. Tässä kuviossa pääty 11a on muotoiltu männän suppilomaista päätyä 14a 15 myötäileväksi männän ollessa kokonaan astiaan 11 sisään-työnnettynä. Tällainen muotoilu on eduksi mahdollisimman täydellisen tyhjennyksen kannalta.

Reaktiokammio käsittää edullisesti myös käyttölaitteen 20 männän liikkeen aikaansaamiseksi sekä ohjausyksikön, johon kuuluvat säätimet ja muut tarvittavat komponentit käyttölaitteen ja venttiilien ohjaamiseksi. Ohjausyksikköön kuuluu sopivasti myös prosessori käyttölaitteen ja venttiilien ohjaamiseksi.

25 Edellä kuvattu reaktiokammio soveltuu erityisen hyvin niihin tilanteisiin, joissa syntyy kaasumaisia reaktiotuotteita, koska niiden reaktioseosten käsitteleminen on erityisen vaikeaa eikä käyttökelpoisia ratkaisuja ole tarjolla kaasu- ja nestefaasien erottamiseksi toisistaan. Keksinnön 30 mukaisen reaktiokammion käyttö soveltuu hyvin myös sellaisiin reaktioihin, joissa ei synny mitään kaasumaisia reaktiotuotteita vaan ainoastaan nestemäisiä reaktiotuotteita. Näytteen ja reagenssien nopea lisäys reaktiokammioon sekä reaktiotuotteiden nopea ja täydellinen poistaminen 35 ovat tekijöitä, joissa keksinnön mukainen reaktiokammio on huomattavasti parempi kuin tähän saakka tunnetut laitteet.

93174 8

Keksinnön mukaisen reaktiokammion käyttö ei tietenkään rajoitu tilanteisiin, joissa tapahtuu kemiallinen reaktio eri komponenttien välillä. Se soveltuu yhtä hyvin erilaisiin fysikaalisiin yksikköoperaatioihin kuten absorptioon, 5 uuttaukseen ja sekoitukseen. Uuttauksessa on, kuten kaasumaisia reaktiotuotteita tuottavassa reaktiossa myös kysymys kaksifaasijärjestelmästä, jossa yksi faasi on huomattavasti kevyempi kuin toinen faasi. Uuttauksen ja kaasukäsittelyn toimintakaaviot ovat siten pitkälti samanlaisia. Kun reak-10 tiokammiota käytetään absorptioprosesseissa, esimerkiksi kun kaasufaasissa olevia komponentteja halutaan siirtää nestefaasiin, voidaan tämän reaktiokammion avulla helposti siirtää analysoitavaksi tarkoitetut komponentit sellaiseen väliaineeseen, joka tähän parhaiten soveltuu käytettävää 15 detektointimenetelmää silmällä pitäen.

Jäljempänä esitettävissä, reaktiokammiota koskevissa patenttivaatimuksissa sana "reaktio" on tulkittava kattavaksi sekä kemiallisia reaktioita että fysikaalisia sitomis-prosesseja.

20 Kaksifaasikäsittelyssä, kuten kaasunmuodostusreaktioissa ja uuttauksessa on eduksi pitää reaktiokammio pystyasennossa. Muissa reaktioissa reaktiokammio voi hyvin olla missä asennossa tahansa.

25 Keksinnön mukainen reaktiokammio on mahdollistanut- uuden-tyyppisen kvantitatiivisen määritysmenetelmän sellaisille alkuaineille, jotka muuttuvat kaasumaisiksi natriumboori-hydridin vaikutuksesta, esimerkiksi kykenevät muodostamaan kaasumaisen hydridin happamissa olosuhteissa natriumhydri-30 din vaikutuksesta. Hydridiä muodostavat alkuaineet ovat tyypillisesti vismutti, germaaniumi, seleeni, antimoni, arseeni, lyijy, tina ja telluuri. Tunnetun menetelmän mukaan näiden aineiden määritys tapahtuu tavallisesti siten, että määritettävää alkuainetta sisältävä nestemäinen 35 näyte hajotetaan pneumaattisesti aerosoliksi, joka syöte- 9 931 74 tään spektrometrin plasmaan, jossa näytteen alkuaineet atomisoidaan, viritetään ja ionisoidaan. Tämä menetelmä on käyttökelpoinen korkeiden alkuainepitoisuuksien määrityksessä mutta aivan liian epätarkka alhaisten alkuainepitoi-5 suuksien määrittelyssä. Tämä johtuu siitä, että ainoastaan 1 % näytteen alkuaineesta tulee ulos sumuttimen suuttimesta ja 99 % poistuu systeemistä muita reittejä pitkin. Ainoastaan osa sumuttimen suuttimesta ulos tulleesta määrästä saavuttaa plasman viritysalueen. Tämän johdosta on kehitet-10 ty jatkuva prosessi (Ek, P & Hulden S-G, Talanta, Voi. 34, No. 5, s. 495 - 502, 1987), jossa kyseiset alkuaineet saatetaan kaasumaiseen hydridimuotoon antamalla niiden reagoida natriumboorihydridin kanssa happamassa liuoksessa. Kertynyt hydridikaasu poistettiin jatkuvana prosessina 15 reaktorista inerttisen kantokaasun avulla ja kuljetettu detektorina toimivaan plasmaspektrometriin. Tämä menetelmä kärsii kuitenkin eräistä epäkohdista, joista voidaan mainita reagenssien suuri kulutus sekä puutteellinen stabiilisuus syötettäessä kaasua plasmaan.

20 Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu myös elohopean määritykseen. Elohopea ei kuitenkaan muodosta hydridiä, mutta se muuttuu kaasumaiseksi natriumboorihydridin vaikutuksesta. Elohopean määritys voidaan suorittaa samoilla reagensseillä kuin ne, joita käytetään hydridimuodostusreaktioissa.

25 Natriumboorihydridin avulla voidaan nimittäin pelkistää

Hg(I) ja Hg(II) -ioneja metalliseen Hg(0), joka on kaasumainen jo huoneen lämpötilassa. Sen jälkeen kaasumainen elohopea voidaan samalla tavoin kuin kaasumaiset hydridit, esimerkiksi kapillaarikolonnin avulla, viedä plasman keskelle 30 ja mitata emissiosignaali spektrometrissä.

Keksinnön mukaisen menetelmän mukaan johdetaan määritettävää alkuainetta sisältävä näyte ja reagenssiliuokset (5M HC1 ja 1 % NaBH4) reaktiokammioon, joko kuvion 1 mukaisesti ylhäältä päin vuoron perään tai kuvion 2 vast, kuvion 4 35 mukaisesti samanaikaisesti reaktiokammion männän kanavien 15 vast, astian päätyyn 11a asennettujen putkien 20 kautta.

931 74 10

Reaktiossa alkuaine (elohopea) muuttuu kaasumuotoon tai siinä syntyy alkuaineen kaasumainen hydridi sekä vety-kaasua. Kaasumainen seos poistetaan reaktiokammiosta reaktion jälkeen jollakin edellä kuvatulla tavalla. Kaasumainen 5 seos, johon näytteen määritettävä alkuaine on siirtynyt 100-prosenttisesti, johdetaan kokonaisuudessaan spektrometrin plasman keskelle. Kun kaasuseos on poistettu reaktio-kammiosta, poistetaan nestemäiset jätteet niinikään jollakin edellä kuvatulla tavalla. Erityisen hyviä tuloksia 10 saadaan, kun syötetään kaasu kvartsikapillaariputken avulla plasman keskelle.

Yllä kuvatussa reaktiossa, jossa käytetään natriumboorihyd-ridiä, on edullista käyttää kuvion 2 mukaista reaktiokam-miota, jossa syöttö tapahtuu alta päin. Tällöin vältetään 15 natriumboorihydridin liian voimakas pintareaktio.

Keksintö koskee myös menetelmää näytteiden syöttöä varten plasman keskelle DCP- (Direct Current Plasma) tai ICP-(Inductive Coupled Plasma) atomiemissiospektrometreillä tai ICP-MS- (Inductive Coupled Plasma) massaspektrometrillä.

20 Menetelmä perustuu siihen, että spektrometrin tavanomainen näytteensyöttöjärjestelmä (pneumaattinen sumutin) korvataan ohuella kapillaariputkella (sisäinen halkaisija 0.1 - 0.5 mm), jonka läpi paineen vaikutuksesta työnnetään kaasumainen tai nestemäinen analysoitava näyte tai näytettä sisäl-25 tävä seos. Kapillaariputki on sopivasti kvartsia. Kvartsin korkean sulamispisteen ansiosta on mahdollista viedä kapil-laariputken kärki hyvin lähelle plasman viritysvyöhykettä. Tämän takia kaasun tai nesteen hajoaminen estyy ja se voidaan sen sijaan keskittää hyvin suppeaan alueeseen 30 plasman keskellä. Jos analysoitava komponentti on nestemäinen voidaan hyödyntää plasman lämpöenergia (T = 5000 K) nesteen höyrystämiseksi kapillaariputken kärjestä. Höyrys-tetty neste pakottuu paineen vaikutuksesta plasman keskelle, jossa näytteen alkuaineiden viritys tapahtuu. Koska 35 kapillaariputken sisäinen halkaisija on niin pieni, on putken kuollut tilavuus hyvin olematon. Jos kapillaariput-

Il .

11 931 74 ken pituus on 50 cm ja sisäinen halkaisija on 0.1 mm, on kuollut tilavuus vain 3.9 μΐ. Tämä mahdollistaa erittäin pienten näytemäärien käytön ja käytännössä on 10 - 50 μΐ riittävä määrä. Vertailun vuoksi on syytä mainita, että 5 tavanomaisella tekniikalla tarvitaan yleensä 2 - 5 ml. Tämä näytteen syöttötapa varmistaa myös näytemäärän tehokkaan käytön, koska tällä menetelmällä pystytään syöttämään näytteen määritettävät alkuaineet 100-prosenttisesti plasman viritysvyöhykkeen keskelle.

10 Yhdistämällä keksinnön mukainen reaktiokammio äsken mainitun kapillaariputkisyöttömenetelmän kanssa voidaan suurella tarkkuudella esimerkiksi analysoida vesifaasissa esiintyviä metalleja seuraavasti: Reaktiokammiossa suoritetaan uut-taus, jossa painavammasta vesifaasista uutetaan metallikom-15 pieksit tai -yhdisteet kevyempään faasiin, joka koostuu sopivasta orgaanisesta liuottimesta. Orgaanisen faasin metallipitoisuus voidaan määrittää siten, että työnnetään orgaaninen faasi ulos reaktiokammiosta ja johdetaan se spektrometrin plasmaan ohuen kvartsikapillaariputken avul-20 la. Plasman lämpösäteilyn ansiosta (T = 5000 K) tapahtuu orgaanisen faasin höyrystyminen putken suussa ja metalliyh-diste kulkeutuu plasman sisään ja metalli virittyy. Metalli-ionien emissio mitataan spektrometrin avulla, joka ilmoittaa uutetun liuoksen metallipitoisuuden.

25

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (10)

12 931 74 PATENTTIVAATIMUKS ET

1. Reaktiokammio (10), joka käsittää lieriömäisen astian (11), jonka ensimmäisessä päässä (12) on vähintään yksi nestemäisen tai kaasumaisen komponentin venttiilillä (25) varustettu syöttö- tai poistoputki tai -läpivienti (20) 5 tunnettu siitä, että - lieriömäisen astian toinen pää (13) on avoin ja että reaktiokammio edelleen käsittää - männän (14), joka on järjestetty liikkuvaksi edestakaisin lieriömäisen astian sisäpuolella sen aksiaalisuunnassa 10 astian avoimen pään (13) kautta ja että - mäntä on järjestetty tiivistäväksi lieriömäisen astian sisäseinämää vasten ja että - männässä on vähintään yksi olennaisesti aksiaalisuuntai-nen kanava (15), joka on varustettu venttiilillä (45) tai 15 joka on liitetty venttiilillä (45) varustettuun putkeen (40).

2. Patenttivaatimuken 1 mukainen reaktiokammio tunnettu siitä, että syöttö- tai poistoputki (20) on kytketty moni- 20 kanavaventtiiliin (25), jonka avulla näyte (A) ja yksi tai useampi reagenssi (B, C, D, E, F) voidaan syöttää vuoron perään reaktiokammioon.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen reaktiokammio tunnettu siitä, että männässä on useita, olennaisesti 25 aksiaalisuuntaisia kanavia (15a, 15b, 15c...), jotka kaikki ovat varustettuja venttiilillä (45a, 45b, 45c...) tai jotka kaikki ovat yhteydessä venttiilillä (45a, 45b, 45c...) varustettuun putkeen (40a, 40b, 40c...).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen reaktiokammio tunnettu 30 siitä, että astian (11) päätyyn (11a) on asennettu useita II 93174 13 venttiileillä (25a - c) varustettuja putkia tai läpivientejä (20a - c).

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen reaktiokammio tunnettu siitä, että se käsittää käyttölaitteen männän 5 liikkeen aikaansaamiseksi sekä ohjausyksikön, joka käsittää säätimet ja muut tarvittavat komponentit käyttölaitteen ja venttiilien ohjaamiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen reaktiokammio tunnettu siitä, että ohjausyksikköön kuuluu myös ohjelmoitu proses- 10 sori käyttölaitteen ja venttiilien ohjaamiseksi.

7. Kaasua muodostavan tai kaasumaista hydridiä muodostavan alkuaineen kvantitatiivinen määritysmenetelmä, jossa alkuainetta sisältävä näyte, natriumboorihydridi ja happo johdetaan reaktiokammioon ja saatetaan reagoimaan keskenään 15 ja reaktiossa muodostunut kaasuseos poistetaan reaktiokam-miosta ja johdetaan plasmaspektrometriin kvantitoitavaksi alkuainekomponentin suhteen tunnettu siitä, että suoritetaan reaktio patenttivaatimuksen 1 mukaisessa reaktiokam-miossa, johon imetään tai pumpataan näyte, natriumboorihyd-20 ridi ja happo ajamalla mäntä (14) ulospäin astiassa (11) ja josta reaktiokammiosta työnnetään reaktiossa syntynyt kaasuseos ulos ajamalla mäntä (14) astiassa (11) sisäänpäin ja josta reaktiokammiosta lopuksi poistetaan nestemäiset reaktiotuotteet jatkamalla männän sisäänpäin suuntautunutta 25 liikettä.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että näyte, natriumboorihydridi ja happo lisätään samanaikaisesti reaktiokammioon männässä olevien kanavien (15a, 15d, 15c) kautta, poistetaan reaktiossa muodostunut kaa- 30 suseos putken (20) kautta ja poistetaan lopuksi nestemäiset jätteet jonkin männän kanavan (15b) kautta, jota mieluummin ei käytetä syöttötarkoituksiin.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä tunnettu 931 74 14 siitä, että ohjataan männän liikettä ja venttiilien (25, 45. asentoa ohjelmoidun prosessorin avulla.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 7-9 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että alkuaine on vismutti, germaaniumi, 5 arseeni, seleeni, antimoni, lyijy, tina, telluuri tai elohopea. 15 931 74