RU2370755C2 - Elemental analysis method and device to this end - Google Patents
Elemental analysis method and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2370755C2 RU2370755C2 RU2007132138/28A RU2007132138A RU2370755C2 RU 2370755 C2 RU2370755 C2 RU 2370755C2 RU 2007132138/28 A RU2007132138/28 A RU 2007132138/28A RU 2007132138 A RU2007132138 A RU 2007132138A RU 2370755 C2 RU2370755 C2 RU 2370755C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- evaporator
- sample
- atomizer
- possibility
- heating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к аналитической химии и могут быть использованы при количественном определении концентрации химических элементов в веществах и материалах.The invention relates to analytical chemistry and can be used in the quantitative determination of the concentration of chemical elements in substances and materials.
Известен способ элементного анализа на основе электротермической атомизации в спиральном атомизаторе [1], в котором капля анализируемой пробы помещается во внутреннюю полость двойной спирали, выполненной из тугоплавкого материала. Нагрев атомизатора осуществляется путем пропускания через спираль электрического тока. За счет небольшой массы такого атомизатора скорость его нагрева и, следовательно, скорость поступления анализируемого вещества в газовую фазу высока. Это обеспечивает высокую чувствительность определения. Недостатком метода является возможность анализа только жидких проб и значительное влияние на аналитический сигнал матрицы (основной компоненты анализируемой пробы), что исключает возможность анализа проб с концентрированной матрицей. Известно устройство [2], реализующее способ элементного анализа [1], выполненное в виде спирального атомизатора, установленного на держателе, сопла обдува, расположенного под спиралью с возможностью отвода и столика пробоподачи. Устройство позволяет анализировать жидкие пробы в автоматическом режиме. Для анализа проб с сильно концентрированной матрицей, таких как, например, морская вода, данное устройство используется совместно с проточно-инжекционной системой и предварительной сорбцией определяемого элемента на сорбенте. Все это усложняет процедуру анализа, снижает экспрессность и воспроизводимость и увеличивает стоимость анализа.A known method of elemental analysis based on electrothermal atomization in a spiral atomizer [1], in which a drop of the analyzed sample is placed in the inner cavity of a double helix made of refractory material. The atomizer is heated by passing an electric current through a spiral. Due to the small mass of such an atomizer, its heating rate and, therefore, the rate of arrival of the analyte in the gas phase is high. This provides high detection sensitivity. The disadvantage of this method is the ability to analyze only liquid samples and a significant effect on the analytical signal of the matrix (the main component of the analyzed sample), which excludes the possibility of analyzing samples with a concentrated matrix. A device [2] is known that implements an elemental analysis method [1] made in the form of a spiral atomizer mounted on a holder, a blowing nozzle located under the spiral with the possibility of removal and a sample supply table. The device allows you to analyze liquid samples in automatic mode. For analysis of samples with a highly concentrated matrix, such as, for example, sea water, this device is used in conjunction with a flow-injection system and preliminary sorption of the element to be determined on a sorbent. All this complicates the analysis procedure, reduces expressivity and reproducibility and increases the cost of analysis.
Известен способ элементного анализа вещества на основе электротермической атомизации в тигельном атомизаторе [3], в котором проба в жидком или твердом состоянии дозируется в графитовый или металлический тигель, нагреваемый электрическим током. Образующиеся пары пробы просвечиваются зондирующим пучком, и регистрируется атомное поглощение. Вследствие высокой концентрации матрицы пробы в тигле в газовой фазе происходит образование большого количества конденсированных частиц, которые могут захватывать атомы определяемого элемента. Результатом этого процесса является сильное неселективное поглощение и значительные погрешности измерения концентрации определяемого элемента. Известно устройство [4], практически реализующее известный способ [3] и состоящее из испарителя в виде цилиндрического стакана из жаропрочного токопроводящего материала, закрепленного между контактами из теплоизолирующего токопроводящего материала. Между испарителем и контактами находятся вкладыши в виде цилиндра из жаропрочного токопроводящего материала, отличающегося по прочности от материала контактов. При анализе простых по составу проб с небольшой концентрацией матрицы проба дозируется непосредственно на дно испарителя. При нагреве стаканчика испарителя электрическим током проба испаряется и атомизируется. Увеличение концентрации матрицы приводит к возрастанию ее влияния на аналитический сигнал и к последующей некорректности анализа. При анализе проб сложного состава предлагается дно испарителя выполнять из пористого материала и применять дополнительный стержень-испаритель, расположенный под дном стаканчика. В этом случае устройство работает с пространственным разделением процессов испарения и атомизации. За счет диффузии пары испаряемой со стержня пробы попадают в верхний стаканчик, где и происходит их атомизация. Недостатками данной конструкции являются значительный эффект памяти, связанный с проникновением паров пробы в тело испарителя, а также низкая чувствительность, обусловленная неуправляемой диффузией паров определяемого элемента от первичного ко вторичному испарителю. Конденсация паров пробы на внешних поверхностях токоподводящих электродов и вкладышей и ее последующее переиспарение при их нагреве также может привести к ошибкам анализа.A known method of elemental analysis of substances based on electrothermal atomization in a crucible atomizer [3], in which a sample in a liquid or solid state is dosed into a graphite or metal crucible heated by electric current. The resulting sample pairs are illuminated by a probe beam, and atomic absorption is recorded. Due to the high concentration of the sample matrix in the crucible in the gas phase, the formation of a large number of condensed particles that can trap the atoms of the element being determined. The result of this process is a strong non-selective absorption and significant errors in measuring the concentration of the element being determined. A device [4] is known that practically implements the known method [3] and consists of an evaporator in the form of a cylindrical glass made of heat-resistant conductive material fixed between contacts of heat-insulating conductive material. Between the evaporator and the contacts there are liners in the form of a cylinder of heat-resistant conductive material, which differs in strength from the material of the contacts. When analyzing samples of simple composition with a low matrix concentration, the sample is dosed directly to the bottom of the evaporator. When the evaporator cup is heated by electric current, the sample evaporates and atomizes. An increase in the concentration of the matrix leads to an increase in its influence on the analytical signal and to subsequent incorrect analysis. When analyzing samples of complex composition, it is proposed that the bottom of the evaporator be made of a porous material and an additional rod-evaporator located under the bottom of the cup is used. In this case, the device operates with a spatial separation of the processes of evaporation and atomization. Due to the diffusion of the vapor vaporized from the rod, the samples fall into the upper glass, where their atomization takes place. The disadvantages of this design are the significant memory effect associated with the penetration of sample vapors into the body of the evaporator, as well as low sensitivity due to uncontrolled vapor diffusion of the element being determined from the primary to the secondary evaporator. Condensation of sample vapors on the external surfaces of current-carrying electrodes and inserts and its subsequent reevaporation when they are heated can also lead to analysis errors.
Известны способы элементного анализа на основе электротермической атомизации анализируемого вещества, позволяющие за счет разделения в пространстве и во времени процессов испарения и атомизации пробы снизить влияние вещества пробы (матрицы) на аналитический сигнал определяемого элемента.Known methods of elemental analysis based on the electrothermal atomization of the analyte, allowing due to the separation in space and time of the processes of evaporation and atomization of the sample to reduce the influence of the substance of the sample (matrix) on the analytical signal of the determined element.
Например, известен способ электротермической атомизации [5], заключающийся в электротермическом испарении анализируемой пробы в испарителе, последующей конденсации паров в конденсационной камере, переносе конденсированных частиц потоком транспортного газа и их электростатическом осаждении в коронном разряде на поверхности атомизатора. Исследования [6] показали, что за счет полного пространственного и временного разделения процессов испарения - атомизации пробы обеспечивается значительное подавление матричного влияния и появляется возможность прямого анализа пробы в твердом состоянии. Недостатком способа [5] является сложность реализации и необходимость двух атомизаторов с мощными системами электропитания и водяного охлаждения.For example, there is a known method of electrothermal atomization [5], which consists in the electrothermal evaporation of an analyzed sample in an evaporator, the subsequent condensation of vapors in a condensation chamber, the transfer of condensed particles by a flow of transport gas and their electrostatic deposition in a corona discharge on the surface of an atomizer. Studies [6] showed that due to the complete spatial and temporal separation of the evaporation processes — atomization of the sample, significant suppression of the matrix effect is ensured and the possibility of direct analysis of the sample in the solid state appears. The disadvantage of this method [5] is the difficulty of implementation and the need for two atomizers with powerful power supply and water cooling systems.
Известен способ электротермической атомизации [7], включающий дозирование пробы, ее пиролиз и испарение в трубчатом электротермическом атомизаторе с последующим выносом паров пробы потоком защитного газа через дозировочное отверстие и их фракционной конденсации на зонде. В дальнейшем атомизатор нагревают до температуры атомизации и вводят в дозировочное отверстие зонд. Конденсат с поверхности зонда переиспаряется в газовую фазу, и производится измерение аналитического сигнала определяемого элемента.A known method of electrothermal atomization [7], including dosing the sample, its pyrolysis and evaporation in a tubular electrothermal atomizer, followed by the removal of sample vapor by the flow of protective gas through the metering hole and their fractional condensation on the probe. Subsequently, the atomizer is heated to the temperature of atomization and a probe is introduced into the dosing hole. The condensate from the surface of the probe is re-evaporated into the gas phase, and the analytical signal of the element being determined is measured.
Недостатком известного способа [7] является то, что выход паров пробы происходит через узкое дозировочное отверстие атомизатора диаметром порядка 1.5 мм. При этом скорость потока транспортного газа достигает десятков метров в секунду. Такие высокие скорости потоков и переход от узкого отверстия к практически открытому пространству приводят к возникновению значительных турбулентных завихрений и к существенному расширению потока. В результате на зонде в виде проволоки, помещенной в поток над дозировочным отверстием, конденсируется лишь малая доля паров пробы. Высокая скорость выхода газа из дозировочного отверстия лишь усугубляет этот процесс.The disadvantage of this method [7] is that the output of the sample vapor occurs through a narrow metering hole of the atomizer with a diameter of about 1.5 mm. In this case, the flow rate of transport gas reaches tens of meters per second. Such high flow velocities and the transition from a narrow hole to an almost open space lead to the appearance of significant turbulent eddies and to a substantial expansion of the flow. As a result, only a small fraction of the sample vapor condenses on the probe in the form of a wire placed in a stream above the dosing hole. The high rate of gas exit from the metering hole only exacerbates this process.
Другим недостатком известного способа [7] является то, что при высоком содержании матрицы на стадии испарения происходит конденсация паров пробы непосредственно в газовой фазе атомизатора. При выходе из дозировочного отверстия в холодную атмосферу образующиеся крупные частицы матрицы захватывают атомы определяемого элемента и за счет своей инерционности, не конденсируясь на зонде, потоком защитного газа выносятся в окружающую атмосферу. Это приводит к зависимости потерь определяемого элемента от состава анализируемой пробы, что вызовет появление ошибок анализа.Another disadvantage of the known method [7] is that with a high matrix content at the stage of evaporation, condensation of sample vapors occurs directly in the gas phase of the atomizer. When leaving the dosing hole in a cold atmosphere, the large particles of the matrix formed capture the atoms of the element being determined and, due to their inertia, do not condense on the probe and are carried away into the surrounding atmosphere by the flow of protective gas. This leads to a dependence of the losses of the determined element on the composition of the analyzed sample, which will cause the appearance of analysis errors.
Кроме этого, известный способ [7] обладает невысокой чувствительностью и воспроизводимостью, поскольку эффективность переноса атомов определяемого элемента на поверхность цилиндрического зонда невелика и зависит от физико-химических свойств определяемого элемента.In addition, the known method [7] has a low sensitivity and reproducibility, since the efficiency of transfer of atoms of the element being determined to the surface of the cylindrical probe is small and depends on the physicochemical properties of the element being determined.
Также следует отметить крайне неэффективный способ нагрева зонда на стадии атомизации по способу [7] - он нагревается за счет излучения от стенок графитовой трубки и путем теплопроводности от раскаленного газа. В результате для нагрева тонкого зонда массой не более грамма требуется несколько киловатт электрической мощности, что, конечно, отрицательно сказывается на экономичности устройства в целом. Неуправляемый нагрев зонда, особенно в случае, когда покрывающий его конденсат матрицы изменяет коэффициент поглощения падающей на него лучистой энергии, приводит к нестабильной скорости нагрева зонда, что может отразиться на аналитических характеристиках метода [7].It should also be noted an extremely inefficient method of heating the probe at the stage of atomization according to the method [7] - it is heated by radiation from the walls of a graphite tube and by heat conduction from a hot gas. As a result, heating a thin probe weighing no more than a gram requires several kilowatts of electric power, which, of course, negatively affects the efficiency of the device as a whole. Uncontrolled heating of the probe, especially in the case when the matrix condensate covering it changes the absorption coefficient of the radiant energy incident on it, leads to an unstable heating rate of the probe, which may affect the analytical characteristics of the method [7].
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ электротермической атомизации [8], заключающийся в электротермическом испарении анализируемой пробы в полом атомизаторе со вторичной поверхностью. Трубчатый атомизатор состоит из двух независимо нагреваемых полу цилиндрических частей. Процесс атомизации определяемого элемента состоит из следующих стадий: дозирования пробы на поверхность нижней части трубки, испарения пробы и фракционной конденсации ее паров на верхней, холодной части трубки, нагрева верхней и нижней частей трубки до температуры атомизации, переиспарения пробы в газовую фазу и регистрации атомной абсорбции. Достоинство способа [8] определяется тем, что большую часть матрицы любой пробы после ее испарения составляют молекулы вида NO2, SO2, O2, CO, CO2 и т.д., неконденсирующиеся в обычных условиях, в то время как атомы определяемых элементов конденсируются практически полностью. Таким образом, в течение дополнительной стадии происходит фракционное отделение атомов определяемого элемента от матрицы пробы. При последующем нагреве верхней части атомизатора, являющейся поверхностью конденсации, кинетика испарения атомов исследуемого элемента будет определяться их десорбцией с поверхности графита независимо от вида исходной матрицы. Таким образом, влияние матрицы на процесс атомизации либо исключается, либо значительно уменьшается. Недостатком способа [8] является сложность обеспечения электрической и термической изоляции двух половин атомизатора, работающих в широком диапазоне температур.Closest to the proposed invention is a method of electrothermal atomization [8], which consists in the electrothermal evaporation of the analyzed sample in a hollow atomizer with a secondary surface. The tubular atomizer consists of two independently heated semi-cylindrical parts. The process of atomization of the element being determined consists of the following stages: dosing the sample on the surface of the lower part of the tube, evaporating the sample and fractional condensation of its vapor on the upper, cold part of the tube, heating the upper and lower parts of the tube to the temperature of atomization, re-evaporating the sample into the gas phase and recording atomic absorption . The advantage of the method [8] is determined by the fact that most of the matrix of any sample after its evaporation is constituted by molecules of the form NO 2 , SO 2 , O 2 , CO, CO 2 , etc., non-condensing under ordinary conditions, while the atoms determined elements condense almost completely. Thus, during an additional stage, the fractional separation of the atoms of the element being determined from the sample matrix occurs. Upon subsequent heating of the upper part of the atomizer, which is the condensation surface, the kinetics of evaporation of the atoms of the element under study will be determined by their desorption from the graphite surface, regardless of the type of the initial matrix. Thus, the influence of the matrix on the atomization process is either eliminated or significantly reduced. The disadvantage of this method [8] is the difficulty of providing electrical and thermal insulation of the two halves of the atomizer, operating in a wide temperature range.
Целью заявленной группы изобретений является снижение матричных помех, пределов обнаружения определяемых элементов и энергопотребления, повышение воспроизводимости результатов спектрохимического анализа и проведение прямого анализа жидких сильно минерализованных проб и в твердом состоянии без предварительной подготовки.The aim of the claimed group of inventions is to reduce the matrix noise, the detection limits of the determined elements and energy consumption, increase the reproducibility of the results of spectrochemical analysis and conduct direct analysis of highly mineralized liquid samples and in the solid state without preliminary preparation.
Заявленная цель достигается тем, что атомизацию определяемого элемента проводят по циклу, имеющему не менее двух стадий (испарение - фракционная конденсация - атомизация) с использованием в качестве испарителя графитового или металлического тигля, нагреваемого электрическим током, и атомизатора, выполненного в виде нагревательного элемента из тугоплавкого электропроводящего материала с возможностью независимого нагрева от регулируемого источника тока и с возможностью перемещения и расположенного над выходным отверстием испарителя. Для реализации заявляемого способа элементного анализа вещества предлагается устройство, состоящее из испарителя 1 (Фиг.1), выполненного в виде графитового или металлического тигля, нагреваемого электрическим током, во внутреннюю полость которого помещается анализируемое вещество, и атомизатора, выполненного в виде нагревательного элемента из тугоплавкого электропроводящего материала с возможностью нагрева электрическим током, и возможностью перемещения, расположенного над выходным отверстием испарителя. Питание тигля испарителя и нагревательного элемента атомизатора осуществляется регулируемыми источниками питания 8 и 9 соответственно. Для защиты от атмосферного кислорода нагревательных элементов 1 и 2 служат устройства обдува 7 инертным газом, например аргоном.The stated goal is achieved by the fact that the atomization of the element being determined is carried out in a cycle having at least two stages (evaporation - fractional condensation - atomization) using a graphite or metal crucible heated by electric current as an evaporator and an atomizer made in the form of a heating element made of refractory electrically conductive material with the possibility of independent heating from an adjustable current source and with the possibility of movement and located above the outlet of the evaporator. To implement the proposed method for elemental analysis of matter, a device is proposed consisting of an evaporator 1 (Fig. 1) made in the form of a graphite or metal crucible heated by electric current, into the internal cavity of which the analyte is placed, and an atomizer made in the form of a heating element made of refractory electrically conductive material with the possibility of heating by electric current, and the ability to move located above the outlet of the evaporator. The crucible of the evaporator and the heating element of the atomizer are powered by regulated
Заявленные технические решения образуют единый изобретательский замысел, а именно для реализации предлагаемого способа используется заявленное устройство. Реализовать заявленный способ невозможно без использования предлагаемого устройства, следовательно, изобретения образуют единый изобретательский замысел.The claimed technical solutions form a single inventive concept, namely, to implement the proposed method, the claimed device is used. Implement the claimed method is impossible without the use of the proposed device, therefore, the invention form a single inventive concept.
Заявленное устройство работает следующим образом. Анализируемую пробу 3 в жидком или твердом состоянии помещают во внутреннюю полость тигельного испарителя 1 и высушивают (Фиг.1). Атомизатор 2, нагревательный элемент которого на Фиг.1 в качестве примера изображен в виде спирали, располагается над выходным отверстием испарителя 1. Испарение анализируемой пробы проводится путем нагрева испарителя за счет пропускания через него электрического тока от регулируемого источника 8. В процессе нагрева испаритель и атомизатор обдуваются потоком защитного газа, например аргона, создаваемым системой обдува 7. Пары пробы 4, выходящие из испарителя 1, конденсируются на холодной поверхности нагревательного элемента атомизатора 2. За счет большого диаметра выходного отверстия тигля испарителя скорость потока паров анализируемой пробы невелика, и турбулентные эффекты в потоке практически отсутствуют. Это увеличивает эффективность конденсации паров пробы на поверхности нагревательного элемента атомизатора и снижает потери определяемого элемента, повышая чувствительность анализа и уменьшая ее зависимость от состава пробы. Поскольку температура конденсации, скорость диффузии и масса частиц матрицы пробы и атомов определяемого элемента значительно различаются, то процесс конденсации паров носит фракционный характер - определяемый элемент конденсируется отдельно от матрицы. Под действием высокой температуры на стадии испарения происходит частичное термическое разрушение вещества матрицы, что также снижает его влияние на последующую стадию атомизации. После окончания цикла конденсации атомизатор устанавливается в просвечивающий пучок 5 спектрофотометра и импульсно нагревается электрическим током от регулируемого источника 9 до температуры атомизации определяемого элемента. При этом исследуемое вещество переиспаряется с поверхности нагревательного элемента атомизатора 2 и формирует над его поверхностью облако атомов определяемого элемента в просвечивающем пучке 5 спектрометра. Свободные атомы определяемого элемента могут детектироваться методами эмиссионной, абсорбционной, фотоионизационной, флуоресцентной или масс-спектрометрии.The claimed device operates as follows. The analyzed
Процесс анализа пробы в твердом или жидком сильно минерализованном состоянии с использованием предлагаемого способа производится следующим образом. Последовательность действий схематично показана на Фиг.2, а на Фиг.3 представлена типовая температурно-временная диаграмма нагрева испарителя и атомизатора в предлагаемом способе анализа. Анализируемую пробу 3 в жидком или твердом состоянии специальным дозирующим устройством 6 помещают во внутреннюю полость тигельного испарителя 1 и высушивают. После окончательного удаления жидкой фазы из анализируемой пробы испаритель 1 нагревается до температуры пиролиза, при которой происходит частичное разрушение матрицы пробы с сохранением атомов определяемого элемента. Для защиты испарителя 1 от окисления кислородом воздуха его внешнюю поверхность обдувают потоком инертного газа, например аргоном, формируемым устройством обдува 7. После окончания стадии пиролиза атомизатор 2 располагается над выходным отверстием испарителя 1. Испарение анализируемой пробы проводится путем нагрева испарителя за счет пропускания через него электрического тока от регулируемого источника 8. При этом через атомизатор ток не пропускают. Выходящие из испарителя пары пробы, обозначенные темными кружками 4, конденсируются на холодной поверхности атомизатора 2. Поскольку температура конденсации, скорость диффузии и масса частиц матрицы пробы и атомов определяемого элемента значительно различаются, то процесс конденсации паров носит фракционный характер - определяемый элемент конденсируется отдельно от матрицы. Под действием высокой температуры на стадии испарения происходит частичное термическое разрушение вещества матрицы, что также снижает его влияние на последующую стадию атомизации. В данном способе анализа имеется дополнительная возможность оптимизации условий фракционной конденсации и, следовательно, улучшения метрологических характеристик путем снижения влияния матрицы пробы на результаты анализа. Изменяя на стадии конденсации температуру атомизатора путем пропускания через него электрического тока от регулируемого источника 9, можно варьировать условия фракционной конденсации атомов определяемого элемента и вещества матрицы. Если анализируется труднолетучий элемент с высокой температурой испарения, то можно увеличить температуру поверхности конденсации без потерь атомов определяемого элемента. При этом для конденсации вещества матрицы создаются неблагоприятные условия, снижающие количество осажденного вещества.The process of analyzing a sample in a solid or liquid highly mineralized state using the proposed method is as follows. The sequence of actions is shown schematically in FIG. 2, and FIG. 3 shows a typical temperature-time diagram of the heating of the evaporator and atomizer in the proposed analysis method. The analyzed
После окончания цикла конденсации атомизатор устанавливается в спектрометр для регистрации количества свободных атомов определяемого элемента. Например, при использовании для регистрации метода атомной абсорбции атомизатор устанавливают в просвечивающий пучок 5 параллельно оптической оси спектрофотометра так, чтобы пучок проходил вблизи поверхности атомизатора 2. Атомизатор импульсно нагревается электрическим током от регулируемого источника 9 до температуры атомизации определяемого элемента. При этом исследуемое вещество переиспаряется с поверхности атомизатора 2 и формирует вблизи его поверхности облако атомов определяемого элемента, селективно поглощающих просвечивающее излучение 5. Регистрируемое спектрометром атомное поглощение позволяет найти посредством калибровочного графика концентрацию определяемого элемента. После окончания цикла атомизации тигель испарителя и атомизатор нагреваются до максимальной температуры для удаления остатков неиспарившегося вещества и подготовки к следующему циклу измерения.After the end of the condensation cycle, the atomizer is installed in the spectrometer to record the number of free atoms of the element being determined. For example, when using the atomic absorption method for registration, the atomizer is installed in the
Предлагаемый способ анализа вещества может быть адаптирован под свойства анализируемой пробы. При работе с жидкими слабоминерализованными пробами, такими как питьевая или природная вода, нет необходимости в дополнительной стадии фракционной конденсации. Поэтому последовательность анализа можно упростить, исключив тигельный испаритель, и использовать только атомизатор. При этом сокращается время анализа и достигаются аналитические характеристики не хуже, чем у аналога [1].The proposed method for the analysis of substances can be adapted to the properties of the analyzed samples. When working with liquid low-mineralized samples, such as drinking or natural water, there is no need for an additional stage of fractional condensation. Therefore, the analysis sequence can be simplified by eliminating the crucible evaporator, and use only the atomizer. At the same time, the analysis time is reduced and analytical characteristics are achieved no worse than that of the analogue [1].
Заявляемая группа изобретений соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретению, поскольку из проанализированного уровня техники не обнаружены средства, которым присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в отличительной части заявленной формулы. При рассмотрении новизны заявляемой группы изобретений необходимо также отметить, что предлагаемый способ анализа вещества и устройство, его реализующее, не являются простой суперпозицией нескольких отдельных известных способов, реализующих заявленные свойства и характеристики. Каждое из известных устройств - аналогов не обеспечивают по отдельности заявленных метрологических и аналитических характеристик. В заявляемом техническом решении проявляется сверхсуммарный эффект, когда отдельные достоинства аналогов в сумме складываются, а их недостатки устраняются. В частности, заявляемое техническое решение сохраняет за собой основное преимущество прототипа - двухстадийный способ атомизации исследуемого вещества, проходящий через промежуточную стадию фракционной конденсации. Основной же недостаток прототипа, приводящий к невозможности его практической реализации, - практическая сложность термической и электрической изоляции верхней и нижней половин графитовой трубки, способной работать при температурах порядка 3000 К - полностью устранен в заявляемом техническом решении. Другой пример - сохраняя рациональное зерно аналога [7] - конденсацию на зонде, заявляемое техническое решение устраняет присущие аналогу [5] недостатки, связанные с неэкономичностью, малой воспроизводимостью процессов фракционной конденсации и скорости нагрева на стадии испарения.The claimed group of inventions meets the criterion of "novelty" presented to the invention, since from the analyzed prior art no funds have been found that have features identical to all the features contained in the distinctive part of the claimed formula. When considering the novelty of the claimed group of inventions, it should also be noted that the proposed method for analyzing the substance and the device that implements it are not a simple superposition of several separate known methods that implement the claimed properties and characteristics. Each of the known devices - analogues do not provide individually declared metrological and analytical characteristics. In the claimed technical solution, an over-cumulative effect is manifested when the individual advantages of analogues are summed up and their disadvantages are eliminated. In particular, the claimed technical solution retains the main advantage of the prototype - a two-stage method of atomization of the test substance, passing through an intermediate stage of fractional condensation. The main disadvantage of the prototype, which leads to the impossibility of its practical implementation, is the practical complexity of the thermal and electrical insulation of the upper and lower halves of a graphite tube that can operate at temperatures of the order of 3000 K - is completely eliminated in the claimed technical solution. Another example - while preserving the rational grain of the analogue [7] - condensation on the probe, the claimed technical solution eliminates the inherent disadvantages of the analogue [5] associated with the uneconomicity, low reproducibility of fractional condensation processes and the heating rate at the stage of evaporation.
Заявленная группа изобретений соответствует критерию «изобретательский уровень», поскольку они явным образом не очевидны для специалиста в данной области и заявителем не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемой группы изобретений. Также не установлена известность влияния отличительных признаков на указанные заявителем технические результаты.The claimed group of inventions meets the criterion of "inventive step", since they are not explicitly obvious to a person skilled in the art and the applicant has not identified solutions having features that match the distinguishing features of the claimed group of inventions. Also, the popularity of the influence of distinguishing features on the technical results indicated by the applicant has not been established.
Заявленная группа изобретений соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, поскольку может быть реализовано в промышленности с использованием доступных средств и известных материалов.The claimed group of inventions meets the criterion of "industrial applicability" of the invention, since it can be implemented in industry using available means and known materials.
Предлагаемый способ элементного анализа вещества и устройство, его реализующее, качественно улучшают экономичность, метрологические характеристики спектрохимического анализа, такие как пределы обнаружения, воспроизводимость результатов и снижают уровень влияния матрицы пробы на результаты анализа, а также, сохраняя простоту аналога [1], предоставляют возможность атомизации и корректного анализа проб в твердом состоянии без предварительной пробоподготовки.The proposed method of elemental analysis of a substance and a device that implements it, qualitatively improve the efficiency, metrological characteristics of spectrochemical analysis, such as detection limits, reproducibility of results and reduce the level of influence of the sample matrix on the analysis results, as well as preserving the simplicity of the analog [1], provide the possibility of atomization and correct analysis of samples in the solid state without preliminary sample preparation.
Список литературыBibliography
1. Музгин В.Н. Применение вольфрамовой спирали в качестве электротермического испарителя-атомизатора в спектральном анализе // Журнал прикладной спектроскопии №2, т.29, 1978, с.364.1. Muzgin V.N. The use of a tungsten spiral as an electrothermal atomizer-atomizer in spectral analysis // Journal of Applied Spectroscopy No. 2, vol.29, 1978, p.364.
2. Атнашев В.Б. Устройство для пробоотбора и атомизации жидкой пробы в атомно-абсорбционном анализе. Патент РФ № RU 2018808.2. Atnashev VB A device for sampling and atomization of a liquid sample in atomic absorption analysis. RF patent No. RU 2018808.
3. Беляев Ю.И., Ковешникова Т.А., Костин Б.И. Применения атомизатора-испарителя с локализацией паров для атомно-абсорбционного анализа больших навесок твердых проб // Журнал аналитической химии, т.28, 1973, №11, с.2111-2117.3. Belyaev Yu.I., Koveshnikova T.A., Kostin B.I. The use of vaporizer with vapor localization for atomic absorption analysis of large batches of solid samples // Journal of Analytical Chemistry, vol. 28, 1973, No. 11, pp. 211-2117.
4. Кацков Д.А., Гринштейн И.Л., Копейкин В.А., Васильева Л.А., Штепан A.M. Тигельный электротермический атомизатор для атомно-абсорбционного и эмиссионного анализа. Авторское свидетельство СССР № SU 448251.4. Katskov D.A., Grinshtein I.L., Kopeikin V.A., Vasilyeva L.A., Stepan A.M. Crucible electrothermal atomizer for atomic absorption and emission analysis. USSR copyright certificate No. SU 448251.
5. Hermann G., Lasnitschka G., Moder R., Szardening Т. // J. Anal. At. Specrtom. 1992. V.7. P.457.5. Hermann G., Lasnitschka G., Moder R., Szardening T. // J. Anal. At. Specrtom. 1992. V.7. P.457.
6. Buchkamp Т., Garbrecht A., Hermann G., Kling B. // Spectrochim. Acta. 1997. V.52B. P.1525.6. Buchkamp T., Garbrecht A., Hermann G., Kling B. // Spectrochim. Acta. 1997. V. 52B. P.1525.
7. Захаров Ю.А., Кокорина О.Б. Способ спектрального анализа. Патент РФ № RU 2274848.7. Zakharov Yu.A., Kokorina O.B. The method of spectral analysis. RF patent No. RU 2274848.
8. Gilmutdinov A., Sperling M., Welz В. Electrothermal atomization means for analytical spectrometry United States Patent 5,981,912. November 9, 1999.8. Gilmutdinov A., Sperling M., Welz B. Electrothermal atomization means for analytical spectrometry United States Patent 5,981,912. November 9, 1999.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132138/28A RU2370755C2 (en) | 2007-08-15 | 2007-08-15 | Elemental analysis method and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132138/28A RU2370755C2 (en) | 2007-08-15 | 2007-08-15 | Elemental analysis method and device to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007132138A RU2007132138A (en) | 2009-02-20 |
| RU2370755C2 true RU2370755C2 (en) | 2009-10-20 |
Family
ID=40531483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007132138/28A RU2370755C2 (en) | 2007-08-15 | 2007-08-15 | Elemental analysis method and device to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2370755C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551633C1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-05-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вмк-Оптоэлектроника" | Electro-thermal atomiser for atomic-absorption spectrometer |
| RU2806706C1 (en) * | 2023-05-24 | 2023-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук" (ФИЦ ПНЦБИ РАН) | Method for electrothermal atomic absorption analysis of composition of powder samples and device for its implementation |
-
2007
- 2007-08-15 RU RU2007132138/28A patent/RU2370755C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551633C1 (en) * | 2014-02-24 | 2015-05-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Вмк-Оптоэлектроника" | Electro-thermal atomiser for atomic-absorption spectrometer |
| RU2806706C1 (en) * | 2023-05-24 | 2023-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук" (ФИЦ ПНЦБИ РАН) | Method for electrothermal atomic absorption analysis of composition of powder samples and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007132138A (en) | 2009-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Davis et al. | Direct determination of cadmium in urine by tungsten-coil inductively coupled plasma atomic emission spectrometry using palladium as a permanent modifier | |
| Layman et al. | New, computer-controlled microwave discharge emission spectrometer employing microarc sample atomization for trace and micro elemental analysis | |
| Wang et al. | Direct determination of trace mercury and cadmium in food by sequential electrothermal vaporization atomic fluorescence spectrometry using tungsten and gold coil traps | |
| Ahmed et al. | On the elemental analysis of different cigarette brands using laser induced breakdown spectroscopy and laser-ablation time of flight mass spectrometry | |
| Donati et al. | A new atomization cell for trace metal determinations by tungsten coil atomic spectrometry | |
| Hou et al. | Direct analysis of quaternary alkaloids by in situ reactive desorption corona beam ionization MS | |
| Frentiu et al. | A miniaturized capacitively coupled plasma microtorch optical emission spectrometer and a Rh coiled-filament as small-sized electrothermal vaporization device for simultaneous determination of volatile elements from liquid microsamples: Spectral and analytical characterization | |
| Rust et al. | Tungsten coil atomic emission spectrometry | |
| RU2370755C2 (en) | Elemental analysis method and device to this end | |
| Grinshtein et al. | Reduction of matrix interference during the atomic absorption determination of lead and cadmium in strongly interfering matrix samples using a two-step atomizer with vaporizer purging | |
| Novosád et al. | Plasma pencil as an excitation source for atomic emission spectrometry | |
| Darby et al. | Cavity-enhanced absorption using an atomic line source: application to deep-UV measurements | |
| Matusiewicz et al. | Evaluation of a controlled-temperature furnace atomizer as a sampling device for inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry | |
| Takegawa et al. | Evaluation of a new particle trap in a laser desorption mass spectrometer for online measurement of aerosol composition | |
| Bings et al. | Development of a tungsten filament electrothermal vaporizer for inductively coupled plasma time-of-flight mass spectrometry and its possibilities for the analysis of human whole blood and serum | |
| Aller | Fundamentals of Electrothermal Atomic Absorption Spectrometry: A Look Inside the Fundamental Processes in ETAAS | |
| Styris et al. | Experimental evaluation of analyte-furnace interactions using combined atomic absorption mass spectrometric techniques | |
| Rust et al. | An overview of electrothermal excitation sources for atomic emission spectrometry | |
| Wu et al. | Comparison of tungsten coil electrothermal vaporization and thermospray sample introduction methods for flame furnace atomic absorption spectrometry | |
| Gu et al. | A portable tungsten coil atomic emission spectrometer for the simultaneous determination of metals in water and soil samples | |
| GB2158608A (en) | Sample introduction device | |
| Dempster et al. | Optimization of hollow cathode diameter for particle beam/hollow cathode glow discharge atomic emission spectrometry | |
| Gilmutdinov et al. | A Thermo-Chemical Reactor for analytical atomic spectrometry | |
| Grinberg et al. | Comparison of laser ablation, electrothermal vaporization and solution nebulization for the determination of radionuclides in liquid samples by inductively coupled plasma mass spectrometry | |
| Al Hejami et al. | Infrared heating of the top surface of a cyclonic spray chamber to improve the analytical performance of inductively coupled plasma optical emission spectrometry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100816 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20111127 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130816 |