DE3442073C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch beheizbares Atomisatorrohr für die flammenlose Atomabsorptionsspektrometrie, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie es aus der DE-OS 21 48 777 bekannt ist.

Das Atomisatorrohr dient der Aufnahme, thermischen Zersetzung und Atomisierung der Analysenprobe sowie dem Zusammenhalten der Atomwolke.

Derartige Atomisatorrohre, die im allgemeinen aus Graphit oder pyrolytisch beschichtetem Graphit bestehen, sind an sich bekannt. Sie sind im allgemeinen als zylindrisches Rohr mit glatter Außen- und Innenwand ausgebildet und haben in der Mitte der Wandung ein Dosierloch.

Der elektrische Strom wird über die mit Kontaktflächen versehenen Enden des Atomisatorrohres, das von gekühlten Elektroden mit komplementären Kontaktflächen gehalten wird, zugeführt. Deshalb weist das Atomisatorrohr eine Temperaturverteilung mit einer höheren Temperatur in der Mitte des Rohres auf. Das führt dazu, daß ein Teil der Analysenprobe oder ihrer Zersetzungsprodukte an den kälteren Stellen des Atomisatorrohres kondensiert und während der Atomisierungsphase erneut verdampft und/oder, besonders bei stark benetzenden Substanzen, kapillar zwischen die Kontaktflächen des Atomisatorrohres und der Elektroden eingesaugt wird.

Diese Effekte erweisen sich als nachteilig für die Richtigkeit und Reproduzierbarkeit von Meßergebnissen.

Es sind bereits Lösungen bekannt, bei denen der Temperaturabfall an den Rohrenden und die dadurch bewirkte Verfälschung der Meßergebnisse vermieden werden soll.

Ein über die Länge des Atomisatorrohres weitgehend konstanter Temperaturverlauf wird durch einen über die Rohrlänge unterschiedlichen elektrischen Widerstand pro Längeneinheit erreicht (DE-OS 21 48 777).

Eine der hier beschriebenen Ausführungsvarianten ist gekennzeichnet durch eine zylinderförmige Außenfläche des Rohres und eine dem gewünschten Temperaturprofil angepaßte, von einer durchgehenden Zylindergestalt abweichende Innenfläche. Die Innenfläche besteht deshalb aus einem Mittelteil relativ großer Wanddicke, aus Zwischenteilen mit relativ geringer Wanddicke und Endteilen mit einer Wanddicke, die mindestens der des Mittelteils entspricht.

Dieser Lösung haftet der Mangel an, daß die auf das Mittelteil relativ großer Wanddicke dosierte Analysenprobe bei Erwärmung sowie bei stark benetzenden Substanzen insbesondere bei großen Probenvolumina unreproduzierbar in Richtung der Rohrachse verläuft und der durch den konstanten Temperaturverlauf erzielte Vorteil ganz oder teilweise wieder aufgehoben wird.

Um das Verlaufen der Analysenprobe in Richtung der Rohrachse zu verhindern, ist bei einem anderen bekannten Atomisatorrohr mindestens ein Teil der Rohrinnenflächen mit scharfkantigen Rillen versehen, die im wesentlichen quer zur Rohrachse verlaufen (DE 23 23 774 C3).

Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch der oben erwähnte ungleichmäßige Temperaturverlauf über die Länge des Rohres. Bekannt ist ferner ein Graphitrohr mit Probeneinsatz (DE 29 24 123 A1). Der Probeneinsatz ist ein aus Pyrokohlenstoff bestehende Plattform mit einer Vertiefung zur Probenaufnahme. Mit diesem Graphitrohr wird zwar verhindert, daß die Probensubstanz auf die Innenwand des Rohres entlangkriecht, aber nicht ausgeschlossen, daß infolge der ungleichmäßigen Temperaturverteilung in Richtung der Rohrachse an den kälteren Enden des Rohres Probensubstanz kondensiert.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, bei atomabsorptions­ spektrometrischen Messungen an Analysenproben, insbesondere mit Volumina von mehr als 100 µl, richtige reproduzierbare und weitgehend matrixunabhängige Meßergebnisse zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atomisatorrohr für die flammenlose Atomabsorptionsspektrometrie, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, derart weiterzubilden, daß die Probensubstanz verlustfrei an dem Ort auf der Innenwand des Atomisatorrohres verdampft, an dem sie während des Dosierens placiert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Atomisatorrohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Für ein normal verdampfbares Element, wie beispielsweise Silber, dessen Siedetemperatur ca. 2200 K beträgt, ist ein Verhältnis von 1,7 : 1 zu wählen, während bei schwer verdampfbaren Elementen, z. B. Molybdän mit einem Siedepunkt bei ca. 4800 K, das Verhältnis 2,4 : 1 beträgt. Die erwähnte scharfe Kante der Stege zum Mittelabschnitt hin stellt ein zusätzliches Hindernis dar, das ein etwaiges Kriechen der Analysenprobe in Richtung der Rohraschse erschwert.

Es ist vorteilhaft, den Übergang von einem den Mittelabschnitt begrenzenden Steg zu einem Endabschnitt mit einem Radius zu versehen, dessen Krümmungsmittelpunkt innerhalb des Endabschnittes liegt. Durch diese Maßnahme wird ein gleichmäßigerer Temperaturverlauf und eine bessere mechanische Standfestigkeit im Bereich der Änderung der Wanddicke erreicht.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist ein Schnitt durch das Atomisatorrohr dargestellt.

Der die Analysenprobe aufnehmende Mittelabschnitt 1 des Atomisatorrohres weist eine Dosieröffnung 2 auf. Die Mittellinie der Dosieröffnung 2 liegt in der Mittenebene 3 des Atomisatorrohres, wobei letztere senkrecht zur Rohrachse 4 liegt. Der Mittelabschnitt 1 ist beidseitig von den Stegen 5 begrenzt, die eine größere Wanddicke als der Mittelabschnitt 1 haben, so daß die Analysenprobe, die durch die Dosieröffnung 2 auf die diesem gegenüberliegende Wand des Mittelabschnittes 1 dosiert wird, am Verlaufen in Richtung der Rohrachse 4 gehindert wird.

Diese Wirkung wird durch die scharfe Kante 6, die von der Seitenfläche 7 des Steges 5, die an den Mittelabschnitt 1 angrenzt, und der Umfangsfläche 8 des Steges 5 gebildet wird, noch verstärkt.

An die Stege 5 schließen sich die Endabschnitte 9 an. Die Endabschnitte 9 sind mit den Kontaktflächen 10 versehen.

Der Außendurchmesser des Rohres beträgt 7,9 mm, die Rohrlänge 28 mm. Der Mittelabschnitt 1 ist 15 mm lang und weist eine Wanddicke von 0,725 mm auf. Die Wanddicke des Steges 5 beträgt 1,025 mm. Die Länge des Endabschnittes 9, gemessen bis zur schmalsten Stelle des Steges 5, beträgt 5,0 mm. Die Wanddicke des Endabschnittes 9 beträgt 0,6 mm. Der Steg 5 ist auf der dem Endabschnitt 9 zugewandten Seite in Richtung der Außenwand des Rohres zunehmend dicker ausgestaltet und läuft mit einem Radius in den Endabschnitt 9 aus. Auf diese Weise wird ein scharfer Übergang zwischen dem Steg 5 und dem Endabschnitt 9 vermieden, der nach mehreren Heizzyklen zu einer mechanischen Instabilität des Rohres führen würde.

Durch die beschriebene Ausbildung des Atomisatorrohres wird die Analysenprobe am Verlaufen in Richtung der Rohrachse gehindert. Durch die Wahl der Längen und Wanddicken wird über die Rohrlänge eine Temperaturverteilung erreicht, bei der die Temperatur an den Enden des Rohres wenig höher ist als in der Mitte, so daß auch ein Kondensieren der Analysenprobe an den kälteren Rohrenden ausgeschlossen ist.

Durch Verwendung des beschriebenen Atomisatorrohres für die flammlose Atomabsorptionsspektrometrie werden genaue, reprodzierbare Meßergebnisse erzielt.

Claims (2)

1. Elektrisch beheizbares Atomisatorrohr für die flammlose Atomabsorptionsspektrometrie mit einer Dosieröffnung in der Mitte, Kontaktflächen an den Stirnflächen, einer zylinderförmigen Außenfläche sowie drei zylinderförmigen Abschnitten im Inneren, nämlich ein die Analysenprobe aufnehmender Mittelabschnitt und zwei symmetrisch zur Mittenebene sich beidseitig an den Mittelabschnitt anschließende Endabschnitte, wobei der Mittelabschnitt eine größere Wanddicke aufweist als die beiden Endabschnitte, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Mittelabschnitt (1) und den beiden Endabschnitten (9) jeweils ein umlaufender Steg (5) befindet, der zum Mittelabschnitt (1) jeweils eine scharfe Kante aufweist und daß das Verhältnis der Länge des Mittelabschnittes (1) zur Länge jeweils eines Endabschnittes (9) 3 : 1 beträgt und das Verhältnis der jeweiligen Wanddicken zwischen 1,3 : 1 und 2,4 : 1 liegt.

2. Elektrisch beheizbares Atomisatorrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (5) auf seiner dem Endabschnitt (9) zugewandten Seite eine Rundung mit einem Radius aufweist, dessen Krümmungsmittelpunkt innerhalb des Endabschnittes (9) liegt.