DE7137044U - Graphitrohr für Atomabsorptions messungen - Google Patents

Description

Π-ebraiichsmusteranme Idling

Bodenseewerk Perkin-Elmer & Co. GmbH., Überlingen

Gra'ohitrohr für AtomabsortJtionsmessunyen

Die Erfindung betrifft ein elektrisch beheizbares Graphitrohr zur Verwendung in einer Graphitrohrküvette für die flammenlose Atomabsorptionsspektroskopip :iit außen angeschliffenen Kontaktflächen zur Aufnahme von Llekcroden für die Stromzuführung an seinen eienenüberli^sienden Enden.

Graphitrohre der vorgenannten Art werden in der flammenlosen AtomabsorptionssOektroskoüie verwendet. Dabei wird die eingebrachte Substanz zunächst iretrocknet and thermisch zersetzt und anschließend so hoch erhitzt, daß ein Zerfall in die einzelnen Atome entsteht, deren AbsorptionssOektren beobachtet werden. In das Innere des Granhitrohres eingeführtes Schutzgas strömt einerseits so langsam, daß es nicht zu einem schnellen Ausspülen der Atomwolke kommen kann, und gewährleistet andererseits einen hinreichenden Schutz segen einen zu schnellen Abbrand des Graphitrohres.

Die bekannten Graphitrohre haben die Form eines Hohlzylinders mit p-leichmäßiger Vandstärke. Die Aufheizuns geschieht durch elektrischen Strom, der über entsprechend geformte

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Graphitelektroden, die den angeschliffenen Kontaktflächen an den Enden des Graphitrohres anliefen, zugeführt wird. Das beheizte Granhitrohr weist ein Temperaturprofil mit einer hoher Temperatur in der Mitte und einer niedrigen Temperatur an den Enden dadurch auf, daß die Graphitelektrode]!, die den Enden des Graphitrohres in gut wärmeleitender Verbindung anliegen, einen erheblichen Teil der Wärme des Gratihitrohres ableiten.

Dieses charakteristische Temperaturprofil des beheizten Granhitrohres hat sich bei einer ganzen Reihe von zu untersuchenden Substanzen als nachteilhaft erwiesen, und zwar in zweifacher Weise:

Ein Teil der in das Grsphitrohr eingebrachten Substanz kann an den kühleren Enden des Granhitrohres entweder als solche

rend der anschließenden Atomisierung bei der höheren Tem-Oeratur verdampfen diese '.nteile und erzeugen Störsignaie, die das Meßergebnis erheblich verfälschen können.

Einige andere Substanzen, insbesondere JIe, zeigen *.-ei der Aufheizung im Graphitrohr einen Kriecheffekt, der sich darin zeigt, daß sich die Substanz bei Erwärmen rasch über eine größere Oberfläche verbreitet, wobei dieses Verbreiten besonders bevorzugt in Richtung eines Temperaturgefälles erfolgt. Das würde zu den vorstehend beschriebenen, nachteilhaften Störsignalen führen, kann aber noch weitere und schwerwiegendere Störungen dadurch verursachen, daß das öl kapillar zwischen die Kontaktflächen des Graphitrohres und die Graphitelektroden eingesaugt wird. Das fuhrt nicht nur zu Störungen bei späteren Messungen, sondern auch infolge der unkontrollierbaren Abwanderung der Untersuchungssubstanz zu unreproduzierbaren und damit unzuverlässigen Ke ßergebni ssen.

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Die AuirF.be ier !>f indan·-' besteht darin, ein Graphitrohr mit einem Tenr.er--tur-rofil zu schaffen, bei dem die be- ^chrieben^n, rac'"*eili *en Effekte nicht oder rur noch in ?\i vernac^IäFsirendem ^mfan^ eintreten. Inst ^sondere soll dieses "er.re^r't'irr^ofi 1 nber die Län.^e des ftraphitrohres einen ¹Ve": tr eh end konstanten Verlauf zeigen unü so ausgebildet sein, daf; sie*"· die relativ niedrigere TemOeratur an den Enden des ^m ph!xr ihres bei den Atomabsorptionsmessunren nicht mehl' s cörend bemerkbar machen kann.

"Srf indun-~s -~em^y ■?■ v.'irc diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das !"rrarhi trohr ζ·ιν ->7.eu.-ung einer für die Messung der Atomabsorntior; --'instigen Temperaturverteilung einen über seine Län.re veränderlichen elektrischen Widerstand pro Längeneinheit besitzt. Der elektrische V/iderstand pro Längeneinheit ist dabei nach den ire/reniJberliegenden Znden des Crrar>hitrchres hin zunehmend größer als in der Mitte, so daß dr:s beheizte flraOhitrohr über seine gesamte Länge im wesentlichen die gleiche Temperatur besitzt. Es können auch nr-ich den Enden des Π-raphitrohres schmale "Bereiche, die nicht unbedingt scharf begrenzt sind, mit in Bezug auf die dazu benachbarten Teile erhöhtem elektrischen Widerstand Dro Längeneinheit vorgesehen sein, so daß das beheizte Graphitrohr in diesen Bereichen einen zu seinen Enden .berichteten und im allgemeinen bis in diese Bereiche hinein verlaufenden oositiven TemOeraturgradienten aufweist.

Das erfindun^siremäße Graphitrohr kann einen über seine Län-"•e hinweg veränderlichen spezifischen elektrischen Widerstand pnfv/eisen. "Dabei kann sich rias LIa^L ri»¹ r]p_;i Irr-i.f^trohres in seine¹" ^usainraenset^iin·'¹· οΊργ i ρ .meinem "!■-'!'·': '° v«r- ^:;niiern. ">;s kann aVier auch die And er um' ^l|jf-- el ei-- tr i .-^ her. V/i d erstand es pro L^:in~enei nheit ^;ibor dip L-'^igo ·?«γ. ''-^■> ^n ^; t-""Ohre^ durch e^ne veränderliche ⁷nrra.-ebi."i-; he ^i--^λ ■··■> i''>r t

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werden. Das Gra.r>hitrohr kann auch über seine Länge eine veränderliche Eo-%; aufweisen und aus unterschiedlich zusammengesetzten Material bestehen,

"Bei dem ^raphi^rohr nach der Erfindung ist eine über die Länge des ~rar>hitrohres veränderliche Wandstärke vorgesehen. Dabei können eine zylinierförmige Innenfläche und e.±ne dem gev/ünschten Teinr>eraturnrofil angepaßte, von der Zylindersestalt abweichende Außenfläche, eine zylinderförmige Außenfläche und eine dem gewünschten Temperaturprofil angetjaßte, von der Zylindergestalt abweichende Innenfläche vorgesehen sein, aber auch Innen- und Außenflächen, die von der Zylindergestalt abweichen.

Das Graphitrohr n^ch der Erfindung besitzt eine von der Mitte zu den Enden stetig abnehmende Wandstärke. Es können weiterhin allgemein zylinderförmige Endteile mit gegenüber den Hachb^rteilen vergrößerter Wandstärke mit angeschliffenen Kontaktflächen zur Aufnahme der Elektroden vorgesehen sein, aber auch ein allgemein zylindrisch ausgebildetes Mittelteil und zwischen diesem und den Endteilen symmetrisch ausgebildete Zwischenteile mit zu den Endteilen hin stetig abnehmender Wandstärke. Die Wandstärke der Zwischenteile kann zu den Endteilen hin linear oder nicht linear abnehmen. Es können ein oder mehrere Zwischenteile zylinderförmiger Gestalt zu jeder Seite des Mittelteils mit in Bezug auf das Mittelteil geringerer Wandstärke vorgesehen sein. Diese Zwischenteile sind nahe den Endteilen angeordnet.

Zweckmäßigerweise ist das Graphitrohr nach der Erfindung .-.ii Endteilen versehen, die als Ringflansche mit angeschliffenen Kontaktflächen zur Aufnahme der Elektroden ausgebildet sind. Dabei besitzen die den Enden des Graphitrohres unmittelbar anliegenden Teile der Ringflansche eine geringe Wandstärke entsprechend der Wandstärke des

Graphitrohres an dessen Enden und die mit den angeschliffenen Kontaktflächen versehenen Teile der Pängflansche eine relativ größere Wandstärke.

Die Erfindung wird nachsxeher. d in einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Abbildungen mit den zugehörigen Bezugszeichen in einzelnen erläutert:

?igur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein G-rachitrohr bekannter Bauart in der Ebene der seitlichen Öffnungen zum Einbringen der Untersuchungssubstanz bzw. von Schutzgas ο

iiguien 2 bis 8

zeigen ähnliche Längsschnitte in einer anderen Ebene durch eine Reihe von Ausführunt'.sfornen des erf indungsprr-mäSen GrR nj; It rohre s.

Figur 1 zeigt ein G-raohi brohr 1 bekannter Bauart von allgemein zylinderförraiger "estalt im Längsschnitt in der Ebene, in de¹" nie mittlere Off nun.^ 2 zun Einbringen π er üntersuchungssubstanz und von Schutzgas und die seitlichen Öffnungen 3 zum Einbringen von Schutz/ras liefen. In anderen Ausführung^ formen dieser Art ist vorgesehen, daß die Offnunren in einer anderen Ebene liegen als die Öffnung 2. Das durch ^.ie Öffnungen 2 und 3 in dan Innere des G-raphitrohres 1 Hingebrachte Schutzgas verläßt dieses über die offenen Enrion 4· !Irin erkennt ebenfalls= die auß^Qn an den Enden den Ov pr.itrohren 1 befindlichen angeschliffenen Kontaktflächen 5, rinnen die ^T ektroden zur Stromzuführung anliefen.

Fi rur ? "ei-ίτΐ "in f.n-ze=-· A'-sf L^:hr!:n^pOeisr)iel der Erfindung, Man ernennt, dr," die Innenv/snd :e.° rranhitrohreF; nach wie vor zyllr.ierfömi-^Te G-estalt Desitzt, daß aber die Außenv/P-"nd de?-· ^rarhit^rhrep d-.von in ^er '/eise abweicht, daßdie Wandst?.ri:e de.- O-raphitrohres in c~r Kitte 6 einen maximalen ^lr:'ert besitzt und ν o^ den Enden 7 hin auf einen relativ reringen Wert stetig abnimmt. Diese Abnahms erfolgt symmetrisch zur Mitte 6 and nicht linear über die Länre. Bei dieser Ausbildern™ des l-raohitrohres besitzen die Enden 7 nur noch eine ^erin^e ^iandstärke, so daß die Festigkeit an diesen Stellen nicht sehr hoch ist und die Kontaktflächen 5 nicht sehr in der fev/ünschten Weise ausgebildet werden Yonnen. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist ein anderes Ausführungsbeispiel entsnrechend Figur 3 mit allgemein zylinderförmiren Endteilen 8 ausgebildet, deren Wandstärke mindestens der Wandstärke in der Kitte 6 des G-raphitrohres entspricht, so daß sie leicht und in ähnlicher Weise wie die Enden des bekannten G-raphitrohres nach Figur 1 mit angeschliffenen Kontaktflächen 5 versehen werden können.

In einer weiteren Ausführun^sform des Graohitrohres in Fi- ~ur 4 erkennt man ein Mittelteil 9 von allgemein zylinderförmiger Gestalt und zwischen diesem und den Endteilen 8 symmetrisch ausgebildete Zwischenteile 10. Diese Zwischenteile 10 besitzen eine von dem Mittelteil 9 zu den Endteilen 8 bis stetig abnehmende Wandstärke. Diese Abnahme der Wandstärke kann wie in den vorigen Beispielen nichtlinear über die Län.^e des Zwischenteils 10 erfolgen, sie kann ber auch - wie Figur 4 zeigt - linear erfolgen. Ein weiteres Ausführuns-sbeispiel entsprechend Figur 5 zeigt ein allgemein zylinderförmig gestaltetes Mittelteil 9, das von den EnS teilen 8 durch ebenfalls zylinderförmig gestaltete Zwischenteile 11 "et^pTinx ist. Diese Zwischenteile 11 besitzen eine geringere Wandstärke als das Mittelteil 9 und sind so

angeordnet, ri =ιβ fie sich ^ahe fie:-, .,ndt »ilen 3 be''^;ndnn,

Γ X.'-¹¹U. X' U /j C X.", I/ Tine cn uo w i. ·.; · ■ ι i\* in« ι . ..·-.·-· ■ *. w·. , .j j. v> «. ·■> v. v, . . Graphitrohres, bei dem mehrere solcher Zwischenteile mit unterschi edlichPTi ''and stärken Q' bzv.'. 11 vorhanden sind.

Das Grenhitrohr nnch ^irur 7 entsnr.cht in seinem Aufbau weitgehend dem Aiisführ'm-'sbeispiel n°c^Vi "^i^ur ^ nit. dem Unterschied, dirji bei dieser Anpffihr;m."Pform die Außenfläche allgemein zylindrische Gestalt besitzt, während die Innenfläche von dieser Gestalt abweicht, wodurch wiederum ein Mittelteil relativ großer /.'-.ndstärke, /'v;ischentei Ie mi+ relativ ?erin"er '.^r?nd stärke "nd End teile R mit einer Wand stärke, die mindestens der den \'it teltei Is 9 entspricht, c\m -l· c* +■ ω Vi ay-i

Das Traphitrohr nach ^i.-^ur 8 ist eir.e V/eiterentwi cklung des Graphitrohres entsprechend Figur 2, bei dem die Enden des Graphitrohres jeweils nit einem Ringflansch 12 versehen sind, dessen Wandstärke nach außen hin zunimmt. So entspricht die Wandstärke an den den Enden des Grar;hitrohres unmittelbar anliegenden Teilen 13 der V/andstärke des Grriphitrohres an den Enden 7, währer-3 die davon entfernt liegenden Außenteile 14 d?r Ringflache 12 eine so hohe V/ar.drtHrke haben, daß sie mi"C anreschliffenen Kontaköflachen 5 zur Aufnahme der stromsuführenden Elektroden versehen werden können.

Die vorstehenden Ausf^hrun.-sformen eines erfindunrs.~enäßen Graphitrohres stellen lediglich charakteristische Beispiele dafür dar, in welcher Weise durch die ?orm.~eb'infr des Trarshit— rohres der ~e.v,'vnscht° TemrerR-turverlauf in der behei r,ten Küvette erreicht v;erden kann. So kann z.S. die Außenfläche so ausgestaltet sein, daß im Längsschnitt des Graphixrohres die Manteilinien nach A^t eines Kreisbogens, einer Ellipse oder Parabel, eines Polygons oder r?.ch irgendeiner

anderen emnirincn iref u.ndenen Kurve verlauf en« Für viele Zwecke ict 3" s rvr"'r."C^"t; γ\^^ die Temperatur des beheizten G-ranhitrohres in einem Bereich nahe seinen Enden zu den Enden hin ansteigt. Auf diene Weise wird erreicht, daß nahe den Enden des so ausgebildeten G-raphitrohres eine "Temneratarbarriere" erzeugt wird, die ein Eindringen von unzersetzter Substanz zwischen die Kontaktflächen 5 und die diesen anliegenden Elektroden praktisch unmöglich macht. Das zuletzt gezeigte Ausführungsbeispiel nach Firur 8 ist in besonderem Maße ^epi^net, eine Absenkung der TemOeratur des beheizten G-raphitrohres an den Enden gegenüber der Mitte zu verhindern, indem die Kontaktflächen 5 und die diesen unmittelbar anliegenden Elektroden im Abstand zu den Ende^ 7 des G-raphitrohres angeordnet sind.

Claims (1)

1. 'chut zans"rüche

   Elektrisch beheizbares Granhitrohr zur Verwendung in einer Graühitrohrküvette für die flammenlose Atom— absorptionssr>ektroskopie mit außen angeschliffenen Kontaktflächen zur Aufnahme von Elektroden für die Stromzuführung an seinen gegenüberliegenden Enden, dadurch gekennzeichnet, daß das Graphitrohr (1) zur Erzeugung einer für die fehlerfreie Messunr der Atomabsorption günstigen Temperaturverteilung einen über seine l>ä.n?e veränderlichen elektrischen Widerstand rsro Längeneinheit besitzt«,

   Graphitrchr nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

   daß der elektrische V/iderstand pro Längeneinheit nach

   ' der. gegenüberliegenden Enden (4) des Grarhitrohres (1)

   hin zunehmend größer ist als in der Kitte (6), und daß das beheizte Graphitrohr über seine gesamte Länge im wesentlichen die gleiche Temperatur besitzt.

   3β Graphitrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nahe den Enden (4) des Graphitrohres (1) schmale Bereiche mit in Bezug auf die dazu benachbarten Teile erhöhtem elektrischen Widerstand pro Längeneinheit vorgesehen sind, und daß das beheizte Graphitrohr einen zu seinen Enden hin gerichteten und bis in diese Bereiche hinein verlaufenden -oositiven Temperaturgradienten aufweist.

   - 10 -

   4α Graphitrohr nach .!en Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das -,ranhitrohr einen über seine Länge hinwe-' veränderlichen spezifischen elektrischen Widerstand besitzt.

   5. Graphitrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Graphitrohr zur Änderung des spezifischen elektrischen Widerstandes über seine Länge ms Material mit unterschiedlichem Gefüge aufgebaut ist.

   6. Graphitrohr nach den Ansprüchen 1 bis 3_f dadurch gekennzeichnet, daß das Graphitrohr (1) zur Änderung des elektrischen /Widerstandes pro Längeneinheit über seine Länge veränderliche Formgebung aufweist.

   7« Graphitrohr nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Graphitrohr (1) über seine Län-•~e eine veränderliche formgebung aufweist und aus unterschiedlich zusammen;-ersetztem Material besteht.

   8. Graphitrohr nach Ansnruch 6, dadurch gekennzeichnet, dsß dap Graphitrohr ^r1) mit einer über seine Länge veränderlichen Wandstärke versehen ist.

   9. Graphitrohr nach Anspruch 8, ^kennzeichnet durch eine zylinderförmire Innenfläche und eine dem gewünschten Temoer?. turr„rofil des beheizten Graphitrohres anrenaßte. von Λητ ZvliT'.i.^Tvern-tüi t abweichende Außenfläche .

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   :i: ">· .■·.?:. · · "'i:j^; .-'·;, .-e':onn::o lohnet durch ' τ Γ(^:> ■•"Tni .^-i' ' ' ί; ^ ·. ? μ ^fl i'';@ n^d pine γ!θ"ί i~r —

   rn'Tä" (1) ^!:n.*ena3to, von der rylindergestr-.lt r-ibv/o ic^enae Jr.n^nfl^che.

   11. Ir-· ο'·¹! frohr n.':c'' Anr-nruch 8, dadurch rrekennzeichnet, da? :vjne von (ier Zylinder^estalt abweichende Innenfläche und iiv.e von der Zylinderrestalt abweichende Λ'3.3οηί^1 ^;i'^hη vor^:Te;"ohθπ nind·

   1?. ¹I¹T-nM trnhr nach ^e¹" insorüchen 6 bis 11, dadurch <?e-"Mitte (n; zu den Enden (7) st°tir abnehmende Wand-

   13c -r·· nhitrohr nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch allfenei.n ^r-:ylinderförmi.^e Endteile (8) mit i?e,freniiber den :^:inn- bftrtei lon ver:Trö3erter V/andstärke mindestens mit angeschliffenen ''On tr kt.f lachen (5) zur Aufnahme de¹- Elektroden.

   14. Graphitrohr nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein allgemein zylindrisch ausgebildetes Mittelteil (9) ".nd zwischen diesem und den Endteilen (S) symmetrisch ausgebildete Zwischenteile (10) mit zu den Erdteilen hin stetig abnehmender Wandstärke.

   Graph i ΐτ·ο hr n;Lch Anspruch 1 ·ΐ, ri-idurch re.-cennzeichnet, daß die V.T'nd stärke der Zwischenteile (10) zu den End-

   -|;p-llDri f A^ Vi J ri 1 'iriacjr· M'hiai ί Urn Τ.· i rf σ ο μ Vi r> "i m η+. _

   Ι6_β Graphitrohr mich Amnruch 1 A., dadurch .-ekenn^eichnet, daß die V/ttncsth'rke der Zwischenteile (10) ?:u den Endteilen (8) hin nic'"tlinear über ihre Lünire abniirmt.

   r>rp.T)hj trohr n^c^ i.n-Ornch 1Λ, dadurch gekennzeichnet, ein oder· mehrere Zwischenteile (9' , 11) zylinder-

   e^ Ga^talt 7xx jeder Seite des In +telteils (9) mit in "Be^¹J." auf ri»q !litteiteil gleicher bzw. ?e-

   g rinrerer V,^randstärke vorgesehen sind.

   18. G-ranhitrohr nacb Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenteile ί 11) nahe den EndteUen (8) angeordnet sind.

   1°. Graphitrohr nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sndteile als Rin^flansche (12) mit angeschliffenen Kontaktflächen (S) zur Aufnahme der rTLektroaen ausgebildet sind.

   20. Grar»hi"3rohr nach Anspruch 1^Q, dadurch gekennzeichnet, daß die den rinden (7) des Graphitrohres (1) unmittelbar anliegenden Teile (13^ der Rine-xlansche eine s;erinae Wandstärke entsprechend der Wandstärke des Graphitrohres an dessen Enden unddie mit den angeschliffenen Kontaktflächen (5) versehenen Teile (14) der P.insrflansehe eine relativ größere Wandstärke besitzen.