DE3008938C2 - Verfahren zur Probeneingabe in ein Graphitrohr für die flammenlose Atomabsorptions-Spektroskopie - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

(h) ein Graphitrohr verwendet wird, bei welchem an dem rohrförmigen Graphitkörper (10) ein die Einführöffnung (12) umgebender, rohrförmiger seitlicher Ansatz (14) vorgesehen ist,

(i) der Träger (10) zur thermischen Zersetzung in den rohrförmigen seitlichen Ansatz (14) des Graphitrohres eingeführt und

(j) das Graphitrohr dann auf die Veraschungstemperatur aufgeheizt wird.

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Probeneingäbe in ein Graphitrohr für die flammenlose Atomabsorptions-Spektroskopie, welches Graphitrohr einen rohrförmigen Graphitkörper mit einer seitlichen Einführöffnung zum Einführen einer Probe aufweist, mit den Verfahrensschritten:

(a) Hindurchleiten eines Schutzgasstromes durch das Graphitrohr von den Enden des rohrförmigen Graphitkörpers her, so daß der Schutzgasstrom aus der Einführöffnung austritt,

(b) Aufheizen des Graphitrohres,

(c) Aufbringen eines Tropfens von flüssiger Probenlösung auf einen Träger,

(d) Bewegen des Trägers vor die Einführöffnung des Graphitrohres, so daß die Probe durch den austretenden Strom von heißem Schutzgas getrocknet wird,

(e) weitere Annäherung des Trägers an das Graphitrohr, so daß die getrocknete Probe durch den Wärmeübergang von dem Graphitrohr aufgeheizt und thermisch zersetzt wird,

(f) Aufheizen · des Graphitrohres auf Atomisierungstemperatur und

(g) Einführen des Trägers mit der thermisch zersetzten Probe in das Graphitrohr.

Bei der flammenlosen Atomabsorptions-Spektroskopie wird eine Probe durch eine seitliche Einführöffnung in ein Graphitrohr eingebracht, das zwischen zwei ringförmigen Elektroden gehalten ist Über die Elektroden wird ein starker elektrischer Strom durch das Graphitrohr geleitet, wodurch das Graphitrohr und damit die Probe auf eine hohe Temperatur aufgeheizt wird. Bei einer bestimmten Temperatur erfolgt eine Atomisierung der Probe, so daß die Probenbestandteile im wesentlichen als »Atomwolke« im atomaren Zustand in dem Graphitrchr vorliegen. Durch das Graphitrohr und die ringförmigen Elektroden wird ein Meßlichtbünde) eines Atomabsorptions-Spektrophotometers in Längsrichtung hindurchgeleitet. Dieses Meßlichtbündel geht von einer linienemittierenden Lichtquelle, z. B. einer Hchlkathodenlampe, aus und enthält nur die Resonanzlinien eines gesuchten Elements. Im Idealfall wird das Meßlichtbündel daher nur von den Atomen dieses gesuchten Elements in der Atomwolke absorbiert, so daß die Schwächung des Meßlichtbündels ein Maß für die Menge des gesuchten Elements in der Probe darstellt.

Üblicherweise liegt eine Probe in flüssiger Form als Lösung vor. Um eine Beeinflussung der Messung durch das Lösungsmittel zu vermeiden und eine schnelle Atomisierung für die Messung zu gewährleisten, erfolgt vor der Messung bei niedrigerer Temperatur eine Trocknung der Probe, wobei das Lösungsmittel verdampft wird. Daran schließt sich eine »Veraschung« an, bei welcher die Probe bei höherer Temperatur thermisch zersetzt wird. Dabei kann auch Ruß auftreten, der von nicht-verdampften Bestandteilen der Probe gebildei wird und durch Absorption des Meßlichtbündels die Messung verfälscht. Diese störenden Bestandteile werden vor der eigentlichen Messung durch einen Schutzgasstrom weggeführt, der ständig durch das Graphitrohr fließt und den Zutritt von Luft und damit ein Verbrennen des Graphitrohres verhindert. Bei einer bekannten Graphitrohrküvette wird der Schutzgasstrom von den Enden des Graphitrohres her zugeführt, so daß er durch die Einführöffnung austritt.

Bei bekannten »Graphitrohrküvetten« dieser Art wird die Probe in das Graphitrohr eingespritzt, so daß sie sich etwa in der Mitte des Graphitrohres auf dem unteren Teil der Innenwandung sammelt. Die Temperatur des Graphitrohres wird nach einem vorgegebenen Programm zum Trocknen, Veraschen und Atomisieren verändert.

Dabei erfolgt Trocknung und Veraschung innerhalb des Graphitrohres, das ein gerade durchgehendes Rohr ist, im Strahlengang des Meßlichtbündels. Dadurch entsteht ein Signal an dem vom Meßlichtbündel beaufschlagten Detektor. Störende Bestandteile aus dem Trocknungs- und Veraschungsvorgang, die von dem Schutzgasstrom nicht vollständig aus dem Graphitrohr ausgeblasen werden, können sich an der Innenwandung des Graphitrohres niederschlagen und die anschließende Messung verfälschen.

In manchen Fällen hängt die Atomisierungstemperatur, bei welcher ein gesuchtes Element in der Probe

atomisiert wird, von der Art der Verbindung ab, in welcher das Element in der getrockneten und veraschten Probe vorkommt Wenn dann das Graphitrohr nach dem Veraschen stetig aufgeheizt wird, dann kann es vorkommen, daß ein gesuchtes Element erst aus der einen Verbindung und anschließend bei höherer Temperatur aus einer anderen Verbindung atomisiert wird. Das führt zu entsprechenden Signalen am Detektor, so daß die Eindeutigkeit des Zusammenhanges zwischen Peakhöhe des Detektorsignals und Menge des gesuchter? Elements gestört ist.

Es ist aus diesem Grunde ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt (Analytical Chemistry, Vol.51, No. 14, S. 2375—2378), bei dem die Probenlösung als Tropfen auf einen Träger, z. B. eine Drahtspirale aus Wolframdraht, aufgebracht wird. Der Träger mit der Probenlösung wird vor die Einführöffnung des Graphitrohres bewegt Durch das Graphitrohr wird ein Scliutzgasstrom von den Enden her hindurchgeleitet. Dieser Schutzgasstrom tritt aus der Einführjffnung aus. Wenn das Graphitrohr aufgeheizt ist, ist auch der austretende Schutzgasstrom heiß. Durch diesen heißen Schutzgassirom wird die Probe getrocknet. Das verdampfende Lösungsmittel kommt dabei gar nicht in das Graphitrohr hinein.

Bei weiterer Annäherung des Trägers an das Graphitrohr wird die Temperatur des Trägers durch den Wärmeübergang von dem Graphitrohr weiter erhöht, so daß auch die getrocknete Probe aufgeheizt und thermisch zersetzt wird. Auch das geschieht außerhalb des Graphitrohres. Anschließend wird das Graphitrohr auf die Atomisierungstemperatur aulgeheizt. Nach Erreichen dieser Temperatur wird der Träger schnell in das Graphitrohr eingeführt.

Auf diese Weise wird das Niederschlagen störender Bestandteile aus dem Trocknungs- und Veraschungsvorgang auf der !nnenwandung des Graphitrohres verhindert. Die getrocknete und zersetzte Probe wird durch das Einführen des Trägers mit einem Mal auf die maximale Atomisierungstemperatur gebracht, so daß die Atome des gesuchten Elements unabhängig von ihrer chemischen Verbindung gleichzeitig in die Atomwolke gelangen.

Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die Veraschungstemperatur nicht sauber definiert ist.

Durch die JP-OS 52-57 882 ist ein Ofen zur thermischen Zersetzung von Proben mit einem rohrförmigen Graphitkörper bekannt, der einen ebenfalls rohrförmigen seitlichen Ansatz aufweist, welcher eine Einführöffnung umgibt. Dabei wird die Probe in den seitlichen Ansatz eingebracht. Die Probe wird durch Hindurchleiten von Strom durch den Graphitkörper thermisch zersetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs definierten Art bei Probeneingäbe mittels eines Trägers die Veraschung auf dem Träger außerhalb des Strahlenganges des Meßlichtbündels, aber bei wohldefinierter Veraschungstemperatur durchzuführen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

(h) ein Graphitrohr verwendet wird, bei welchem an dem rohrförmigen Graphitkörper ein die Einführöffnung umgebender, rohrförmiger seitlicher Ansatz vorgesehen ist,

(i) der Träger zur thermischen Zersetzung in den rohrförmigen seitlichen Ansatz des Graphitrohres eingeführt und

(j) das Graphitrohr dann auf die Veraschungstemperatur aufgeheizt wird.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert

Die Zeichnung ist eine vergrößerte, perspektivische Darstellung eines Graphitrohres und einer als Träger dienenden Drahtspirale.

Das Graphitrohr enthält einen rohrförmigen Graphitkörper 10, der eine seitliche Einführöffnung 12 aufweist. In der Mitte des rohrförmigen Graphitkörpers 10 ist an diesem ein ebenfalls rohrförmiger seitlicher Ansatz 14 vorgesehen, welcher die Einführöffnung 12 umgibt

Mit 16 ist ein Träger in Form einer Drahtspirale aus Woliramdraht bezeichnet, der durch den rohrförmigen Ansatz 14 und die Einführöffnung 12 hindurch in den rohrförmigen Graphitkörper 10 eingeführt werden kann.

Ein Schutzgasstrom wird, wie durch die Pfeile angedeutet ist, durch das Graphitrohr von den Enden des rohrförmigen Graphitkörpers 10 her h'.idurchgeleitet, so daß der Schutzgasstrom aus der Einführöffnung 12 und dem rohrförmigen seitlichen Ansatz 14 austritt. Das Graphitrohr wird aufgeheizt, so daß aer austretende Schutzgasstrom heiß ist.

Auf den Träger 16 wird ein Tropfen einer zu untersuchenden Probenlösung aufgebracht. Der Träger 16 wird in die in der Figur dargestellte Stellung voi der Einführöffnung 12 des Graphitkörpers 10 und dem Ansatz 14 gebracht. Der durch den Ansatz 14 gerichtete und zusätzlich erwärmte Schutzgasstrom trifft auf den Träger 16 und den Tropfen von Probenlösung, wodurch das Lösungsmittel verdampft und die Probe getrocknet wird.

Anschließend wird der Träger 16 in den rohrförmigen seitlichen Ansatz 14 des Graphitrohrs eingeführt. Das Graphitrohr wird auf die Veraschungstemperatur aufgeheizt. Die Veraschung der Probe erfolgt dabei in dem seitlichen Ansatz 14, also außerhalb des Strahlengangs des in Längsrichtung durch den Graphitkörper 10 verlaufenden Meßlichtbündels. Die bei der Veraschung von der Probe als Ruß od. dgl. abgegebenen Bestandteile können auch nicht in das Innere des Graphitkörpers 10 gelangen, da die Schutzgasströmung in dem Ansatz 14 stets nach außen gerichtet ist.

Nach dem Veraschen wird das Graphitrohr auf Atomisierungstemperatur aufgeheizt. Der Träger 16 mit der thermisch zersetzten Probe kann dabei zunächst herausgezogen werden und wird dann schnell in den Graphitkörper 10 geschoben, wo die restliche Probe mit dem gesuchten Element atomisiert wird.

Die thermische Zersetzung kann auch in dem rohrförmigen Graphitkörper 10 selbst erfolgen. Dabei wird der Träger 16 so weit in das Graphitrohr eingeführt, daß er bis zu seiner Einspannstelle hin auf die Zersetzungstemperatur gebracht wird. Das wird durch den Ansatz 14 ermöglicht, der dann den Träger 16 bis über die Einspannstelle hinweg umschließt. Es wird dadurch einer Abkühlung des Trägers 16 durch Wärmeableitung entgegengewirkt und außerdem sichergestellt, daß sich keine Zersetzungsprodukte auf oder hinter dem Träger niederschlagen können.

Die Atomisierung erfolgt bei diesem Verfahren entweder dadurch, daß der Träger 16 im rohrförmigen Graphitkörper 10 verbleibt und dann die Temperatur des Graphitrohres auf die Atomisierungstemperatur

erhöht wird, oder dadurch, daß der Träger 16 nach der Zersetzung zurückgezogen wird, sich abgekühlt, das Graphitrohr auf Atomisierungstemperatur gebracht wird und dann der Träger 16 schnell in das schon aufgeheizte Graphitrohr eingeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Probeneingabe in ein Graphitrohr für die flammenlose Atomabsorptions-Spektroskopie, welches Graphitrohr einen rohrförmigen Graphitkörper (10) mit einer seitlichen Einführöffnung (12) zum Einführen einer Probe aufweist, mit den Verfahrensschritten:

   10

   (a) Hindurchleiten eines Schutzgasstromes durch das Graphitrohr von den Enden des rohrförmigen Graphitkörpers (10) her, so daß der Schutzgasstrom aus der Einführöffnung (12) austritt,

   (b) Aufheizen des Graphitrohres,

   (c) Aufbringen eines Tropfens von flüssiger Probenlösung auf einen Träger (16),

   (d) Bewegen des Trägers (16) vor die Einführöffnung (12) des Graphitrohres, so daß die Probe durch den austretenden Strom von heißem Schutzgas getrocknet wird,

   (e) weitere Annäherung des Trägers (16) an das Graphitrohr, so daß die getrocknete Probe durch den Wärmeübergang von dem Graphitrohr aufgeheizt und thermisch zersetzt wird,

   (f) Aufheizen des Graphitrohres auf Atomisie· rungstemperatur und

   (g) Einführen des Trägers (16) mit der thermisch zersetzten Probe in das Graphitrohr,