DE3504237C2 - - Google Patents
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- DE3504237C2 DE3504237C2 DE19853504237 DE3504237A DE3504237C2 DE 3504237 C2 DE3504237 C2 DE 3504237C2 DE 19853504237 DE19853504237 DE 19853504237 DE 3504237 A DE3504237 A DE 3504237A DE 3504237 C2 DE3504237 C2 DE 3504237C2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6402—Atomic fluorescence; Laser induced fluorescence
- G01N21/6404—Atomic fluorescence
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Description
Die Erfindung betrifft ein Atomfluoreszenz-Spektrometer
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Atomfluoreszenz-Spektrometer ist beschrie
ben in: M. A. Bolshov, A. V. Zybin und I. I. Smirenkina,
Spectrochim. Acta, Vol. 36B, No. 12, 1981, Seiten 1143 bis
1152. Dort wird ein nach oben offener Graphitbecher zur
Atomisierung der Probe verwendet, der zwischen zwei Elek
troden eingespannt ist.
Bei einer derartigen Apparatur zur Messung von Elementge
halten aufgrund laserinduzierter Fluoreszenz mit abstimm
barer Laserfrequenz vom ultravioletten bis in den nahen
infraroten Lichtbereich (entsprechend 190 nm bis 1000 nm),
ist es möglich, alle Elemente, die in diesem Bereich opti
sche Übergänge besitzen, zur Aussendung von Fluores
zenzlicht anzuregen. Aufgrund der hohen Leistungsdichte
und Schmalbandigkeit der Strahlung können sehr viel Ele
mentatome in den angeregten Zustand überführt und damit
eine hohe Fluoreszenz erzeugt werden.
Aus "H. Moenke u. L. Moenke-Blankenburg: Einführung in die
Laser-Mikro-Emissionsspektralanalyse, 2. Auflage, Akade
mische Verlagsgesellschaft Geest & Portig KG, Leipzig,
1968, Seiten 39 bis 43" ist ein Strahlengang mit einem
dichroitischen Spiegel bei einem Laser-Mikroskop bekannt.
Während das Laser-Mikroskop nicht zum Nachweis von Elemen
ten dient, werden bei der erstgenannten Anordnung die
Elementatome außerhalb des Atomisierungsbereiches angeregt
und beobachtet.
Dabei besteht jedoch der Nachteil, daß sich die Element
atome nicht mehr im elektrothermischen Gleichgewicht
befinden und Verflüchtigungsprozesse die Atomdichte im
effektivem Meßvolumen stark reduzieren. Dazu kommt, daß
die Verweilzeit der Elemente in diesem Bereich sehr gering
ist. Beides führt zu ungünstigen Nachweisgrenzen besonders
bei leichtflüchtigen Elementen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Atom
fluoreszenz-Spektrometer gemäß dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1 die absoluten Nachweisgrenzen aller Elemente,
die in einem Graphitrohrofen elektrothermisch atomisierbar
sind, extrem zu senken und das zur Messung benötigte Pro
benvolumen (unter 100 µl) sowie die benötigte Meßzeit
gering zu halten.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Atomfluores
zenz-Spektrometer gemäß dem Oberbegriff des Patentan
spruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
In Verbindung mit einem Graphitrohratomisierer, der mit
hoher Effizienz (bis 100%) die nachzuweisenden Elemente
aus einer Probe atomisiert und so der Anregung durch den
Laserstrahl zur Verfügung stellt sowie der frequenz- und
zeitdifferentiellen Nachweistechnik ist es möglich, Ele
mentmengen im Femtogrammbereich bei kleinen Probenvolumina
(typisch 20 µl) und geringem Zeitaufwand nachzuweisen.
Durch Einsatz eines elektrothermischen Graphitrohrofens
gewinnt man die Möglichkeit, Elementmengen im Spurenele
mentbereich effizient zu atomisieren, wobei die Anregung
direkt während der Atomisierung am Ort der Phasenumwand
lung erfolgt. Dies führt zu einer höheren Fluoreszenzaus
beute, da besonders bei der Atomisierung ohne innere Edel
gasspülung die Atomdichte im Meßvolumen sehr hoch ist.
Aufgrund der hohen Photonendichte der Laserstrahlung kommt
es zu Mehrfachanregung der Elementatome, was zu einer
weiteren Empfindlichkeitssteigerung führt.
Die Methode der gepulsten Anregung hat den Vorteil, eine
frequenz- und zeitlich-differentielle Messung der Ele
mentfluoreszenz vornehmen zu können. Durch eine Fre
quenzselektion der Elementfluoreszenz vom thermischen
Untergrund des Graphitrohrs mit einem Monochromator und
- nach der Intensitätsmessung mit einem Photomultiplier -
durch eine Elektronik, die synchron zum Laserpuls ein
Meßfenster öffnet und so das Fluoreszenzsignal zeitlich
getrennt von der Untergrundstrahlung mißt und aufinte
griert, läßt sich das Fluoreszenzsignal getrennt von der
Untergrundstrahlung erfassen.
Mittels einer Linse läßt sich das effektive Fluoreszenz
volumen in den Eintrittsspalt des Monochromators abbilden.
Der durchbohrte Spiegel ist wahlweise so anordbar, daß er
das Fluoreszenzlicht der Laserstrahlung in Rückwärts- oder
in Vorwärtsstreuung aus der Laserstrahlachse herausreflek
tiert.
Die einzige Figur zeigt eine teilweise im Schnitt und
teilweise schematisch gekennzeichnete Darstellung eines
Ausführungsbeispiels des Atomfluoreszenz-Spektrometers.
Ein gepulstes, abstimmbares Lasersystem 1, 2 , bestehend
aus einem Pumplaser 1 und einem abstimmbaren Farbstoff
laser 2 erzeugt die benötigte Laserstrahlung. Eine im
Farbstofflaser 2 enthaltene Einheit wandelt das vom Farb
stofflaser erzeugte Laserlicht der doppelten Frequenz um
und erzeugt so ultraviolettes Laserlicht 3. Dieses ultra
violette Laserlicht 3 wird durch eine schräge Bohrung im
Spiegel 4 in das Graphitrohr 6 eingestrahlt. Das Laser
licht durchläuft zwei Fenster 8 aus hochreinem Quarz unter
dem Brewster-Winkel. Damit wird erreicht, daß die Laser
strahlung, die in der Zeichnungsebene polarisiert ist, die
Fenster nahezu verlustfrei durchsetzt. Die Probe wird in
das Graphitrohr 6 einpipettiert (typisch 20 µl) und dort
durch Hochheizen atomisiert. Der Heizstrom wird von einem
Steuergerät 5 erzeugt und über zwei Halterungen 7, die
zugleich der Kühlung dienen, dem Graphitrohr 6 zugeführt.
Das von dem Laserlicht induzierte Fluoreszenzlicht 17 der
Atome wird entgegengesetzt zur Richtung des Laserlichts
mit Hilfe eines aluminiumbeschichteten Spiegels umgelenkt
und von einer Quarzlinse 9 auf den Eintrittsspalt eines
lichtstarken Monochromators 12 abgebildet. Durch ein
Abschwächfilter 10 kann die Empfindlichkeit der Anlage
verändert werden. Mit der verstellbaren Irisblende 11 kann
der größte Teil der thermischen Strahlung des Graphitrohrs
ausgeblendet werden. Die Fluoreszenzlichtintensität wird
hinter dem Monochromator 12 von einem Photomultiplier 13
in ein elektrisches Signal umgewandelt. Der Photomulti
plier 13 erfordert eine Hochspannungsversorgung 14. Ein
Zeitfensterintegrator 15 verarbeitet das elektrische
Signal weiter und steuert einen Schreiber 16. Der Zeit
fensterintegrator 15 wird durch ein Triggersignal vom
Farbstofflaser 2 angesteuert.
Claims (4)
1. Atomfluoreszenz-Spektrometer zur Bestimmung der Kon
zentration von Elementen in einer Probe, welches folgende
Merkmale aufweist:
- - einen in der Frequenz abstimmbaren gepulsten Laser zur Erzeugung eines Lichtstrahls zur Fluoreszenzanregung der Probe in Form von Impulsen,
- - eine elektrisch beheizte, aus Graphit bestehende Ato misiervorrichtung,
- - einen Monochromator zur Selektierung des Fluoreszenz lichtes,
- - einen Photomultiplier im Anschluß an den Monochroma tor,
- - eine Synchronisationseinheit,
- - eine elektronische Auswerte- und Anzeigeeinheit,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Atomisiervorrichtung die Form eines Rohres (6) besitzt, in das die Probe einbringbar ist,
- - der vom Laser (2) ausgehende Lichtstrahl das Rohr in Längsrichtung durchläuft,
- - zwischen Laser und Atomisiervorrichtung ein unter einem Winkel zur Richtung des Lichtstrahls gekippter, beschichteter Spiegel (4) angeordnet ist, der die in Längsrichtung austretende Fluoreszenzstrahlung auf den Monochromator (12) lenkt, wobei der Spiegel eine Bohrung zum Durchtritt des vom Laser ausgehenden Lichtstrahls aufweist.
2. Atomfluoreszenz-Spektrometer nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Auswerte
einrichtung einen mit den Impulsen des Lasers synchroni
sierten Zeitfensterintegrator (15) aufweist.
3. Atomfluoreszenz-Spektrometer nach einem der vorange
henden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß eine variable Irisblende (11) vor dem Mono
chrometer (12) vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853504237 DE3504237A1 (de) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | Apparatur zur messung von elementgehalten auf grund laserinduzierter fluoreszenz |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853504237 DE3504237A1 (de) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | Apparatur zur messung von elementgehalten auf grund laserinduzierter fluoreszenz |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3504237A1 DE3504237A1 (de) | 1986-08-14 |
DE3504237C2 true DE3504237C2 (de) | 1988-01-07 |
Family
ID=6261956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853504237 Granted DE3504237A1 (de) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | Apparatur zur messung von elementgehalten auf grund laserinduzierter fluoreszenz |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3504237A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4343076A1 (de) * | 1993-12-16 | 1995-06-22 | Phototherm Dr Petry Gmbh | Vorrichtung zum photothermischen Prüfen einer Oberfläche |
-
1985
- 1985-02-05 DE DE19853504237 patent/DE3504237A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4343076A1 (de) * | 1993-12-16 | 1995-06-22 | Phototherm Dr Petry Gmbh | Vorrichtung zum photothermischen Prüfen einer Oberfläche |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3504237A1 (de) | 1986-08-14 |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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