Трубчатый электротермический атомизатор для атомно- абсорбционного и эмиссионного спектрального анализа

 

Изобретение относится к технике для спектрального анализа. Цель изобретения - снижение пределов обнаружения ,повышение правильности и воспроизводимости анализа, расширение круга анализируемых объектов. Внутри трубчатой печи сопротивления с газонепроницаемыми стекками и дозировочным отверстием в центре боковой поверхности соосно с печью расположен графитовый вкладыш, выполненный в виде катушки со сквочным отверстием вдоль продольной оги. Стечки вкладыша выполнгны сплошными, но из пористого графита с преимущественным диаметром пор 14000-73300 А. Диамггр утолщений на концах вкладыша равен внутреннему диаметру печи. Длина вкладыша и диаметр отверстия внутри зхладыша составляют 0,3-0,6 длины и внутреннего диаметра печи, соответственно.Толщина стенок вкладыша равна 0,3-1,1 толщины стенок печи. На внешнюю поверхность вкладыша между утолщениями может бь-ть намотана графитовая нить или лента. Полость между печью и вкладышем может быть заполнена сажей или вещестзом-модишикатором, например аскорбиновой кислотой. 2 з.п. ф-лы I ил., 2 табл. с SS се 00 со

союз советсних соцнАлистичесних

РЕСПУБЛИК (!9) (11) (g1)g G 01 N 21/74

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоБРетеничм и отнРытинм пРи гкнт ссо

1 (21) 4344608/25 (22) 16.12.87 (46} 15.05.91 . Бюл. 1(- 18 (71) Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной химии" (72) Д.А.Кацков, Л.А.Пелиева, И.Л.Гринштейн и Л.А,Васильева (53) 543.42 088. 8)

- (56) Кацков Д.A. и др. Расширение диапазона определяемых содержаний элементов при электротермическом атомно-абсорбционном анализе путем автоматической регулировки температуры испарителя. — KAX, 1980, 32, Б 3, 536-539.

Sperling К-R. The tube-iu-tube

technique inIe1ectrothennoatomic аЬsorption spectrometry. — Spectrochim, acta, 1984, т. 39 В, 1t-: 3, р. 371-378. (54) ТРУБЧАТЫЙ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЙ

АТОМИЗАТОР ДЛЯ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОГО и ЭМИССИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА (57) Изобретение относится к технике для спектрального анализа. Цель изобретения — снижение пределов обнаружеИзобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в атомно-абсорбционном анализе для количественного определения содержания элементов в пробе.

Целью изобретения является повышение правильности и воспроизводимости анализа, снижение пределов обнаружения, а также анализ твердых пония,повьппение правильности и воспроизводимости анализа, расп;ирение круга анализируемых объектов, Внутри трубчатой печи сопротивления с газонепроницаемыми стенками и дозировочным отверстием в центре боковой поверхнос— ти соосно с гечью расположен графитовый вкладьпп, выполненный в виде катушки со сквозным отверстием вдоль продольной оси. Стенки вкладьппа вы полнены сплошными, но из пористого графита с преимуцественным диаметром пор 14000-73300 А. Диаметр утолцений на концах вкладыша равен внутреннему диаметру печи. Длина вкладыша и диаметр отверстия внутри вкладыша сос- д

Я тавляют 0,3-0,6 длины и внутреннего диаметра печи, соответственно. Толщи— на стенок вкладыша равна 0,3-1,1 толщины стенок печи. На внешнюю поверх- С ность вкладыша между утолщениями может бь.ть намотана графитовая нить или лента. Полость между печью и вкладыш ем может быть заполнена сажей или веществом-модификатором, например аскорбиновой кислотой. 2 з.п. ф-лы 1 ил., 2 табл.

) рошковых проб т.е. расширение круга анализируемых объектов.

В атомизаторе, содержацем трубчатую печь сопротивления с газонепро- Ъ. ницаемыми стенками и дозировочным отверстием в центре боковой поверх, ности и расположенный внутри печи соосно с ней графитовый вкладьпп,выпол-. ненный в виде катушки со сквозным! 649394 отверстием вдоль продольной оси,стенки вкладыша выполнены из пористого графита с преимущественным диаметром пор 14000 — 73300 E. Диаметр утолщений на концах вкладыша равен внутреннему диаметру печи. Длина вкладыша и диаметр отверстия внутри вкладыша составляют 0,3 — 0,6 длины и внутреннего диаметра печи соответственно. I0

Толщина стенок вкладьппа (между утол,щениями) составляет 0,3 — 1,1 толщины стенки печи.

Яа внешнюю поверхность вкладьппа между утолщениями может быть намата- 15 на графитовая нить или лента.

Полость между печью и вкладышем может быть заполнена сажей или веществом-модификатором, например аскорбиновой кислотой. 20

Яа чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит графитовую печь 1, вкладыш 2 в виде катушки из пористого графита, дозировочное от- 25 верстие 3 в стенке печи. На внешнюю поверхность вкладьппа 2 может быть намотана графитовая нить или лента. Полость между печью 1 и вкладышем 2 может быть заполнена сажей или веще- 30 ством-модификатором. Принцип действия устройства следующий.

Зкладьпп 2 симметрично размещен в центральной части внутренней полости печи I, закрепленной между охлаж даемыми электроконтактами. Пробу через дозировочное отверстие 3 дозируют в полость между печью и вкладьппем и высушивают в слабо нагретом атоми- 40 заторе. После этого атомизатор нагревают до температуры атомизации. Проба испаряется и ее пары заполняют объем полости между печью и вкладышем. Далее пары пробы диффундируют через порис-, 5 тые стенки вкладыша и поступают в аналитическую зону, представляющую собой цилиндрический канал вдоль продольной оси вкладыша.При этом под действием высокой температуры пары пробы атомизируются.Сквозь аналитическую зону пропускают излучение источника линейчатого спектра и измеряют величину атомной абсорбции.

При использовании вкладьппа, на внешнюю поверхность которого намотана графитовая лента или нить„ пробу дозируют на графитовую нить или лен ту.

Если полость между печью и вклады —. шем заполняют сажей или веществом модификатором, пробу дозируют в полость между печью и вкладышем и пары пробы проходят через сажу или вещество-модификатор, после чего диффундируют через пористые стенки вкладыша.

Так как диаметр утолщений на концах вкладыша 2 равен внутреннему диаметру печи, проба не растекается за пределы этой полости (или не рассыпается в случае порошковой пробы),причем этого не происходит как на стадии дозирования, так и сушки.

Это повышает воспроиэводимость анализа и позволяет дозировать большие объемы пробы (до 200 мкл), т.е. снижает пределы обнаружения..

Пары пробы поступают в аналитическую зону, продиффундировав через пористые стенки вкладыша. Это обеспечивает более полную атомизацию паров пробы за счет, например,восстановления оксидов и некоторую задержку их поступления в аналитическую зону, что обеспечивает рост ее эффективной температуры н дальнейший рост степени атомизации. Все это обусловливает увеличение правильности аналиsa и снижение пределов обнаружения.

При этом преимущественный диаметр пор не должен выходить за пределы

14000 — 73300 R. При диаметре пор, меньшем -14000 а, резко замедляется скорость поступления паров в аналитическую зону, что приводит к значительному ухудшению пределов обнаружения, а при диаметре пор, большем

73300 Е; вкладьпп "промокает" насквозь при дозированни жидкой пробы. Кроме того, при диаметре пор, большем

73300 К, вкладьпп разрушается при 3"5кратном нагреве, что делает анализ невозможным.

В предлагаемом устройстве вкладыш

2 имеет длину, равную 0,3-0,6 длины печи. Проба при этом располагается в центральной, наиболее горячей, а главное изотермической части печи.

Это обусловливает возможность нагрева вкладыша до максимально высокой температуры, а следовательно, повышение правильности анализа и снижение пределов обнаружения. Вместе с тем сохраняется значительный объем полости между печью и вкладышем, что позволяет дозировать пробы большого

1 Г>4 объема, а следовательно, снижает =.ределы обнаружения, Диаметр отверстия внутри вкладыша составляет 0,3-0,6 внутреннего диаметра печи. Это обусловливает незначительное экранирование вкладышем рабочего пучка света, -:то приводит к снижению пределов обнаружения. В то же время сохраняется значительньп объем полости между печью и вкладышем.

Толщина стенок вкладыша составляет 0,3 — 1,1 толщины стенок печи.При этом обеспечивается достаточная задержка поступления паров пробы в аналитическую зону (0,5 с). что приводит к росту эффективной температуры атомизации, а следовательно, к снижению пределов обнаружения.При меньшей толщине жидкая проба проса— чивается сквозь стенки вкладьппа иа стадни дозирования и сушки, что приводит к делокализации пробы, выходу ее за пределы вкладыша и в конвчном итоге к снижению воспроизводимости и правильности анализа, При толщине стенок вкладыша, "îëüøåé 1,1 толщины стенки печи, сигнал атомной абсорбции "размазывается", что резко ухудшает пределы обнаружения,особенно для элементов группы железа и Переходных.

Графитовая нить или лента могут быть намотаны на наружную поверхность вкладьппа в один или несколько слоев.При быстром нагреве атомизатора нить или лента нагреваются с задержкой,. и высушенная. на них проба испаряется в объем полости между уже нагретыми до высокой температуры печью и вкладышем. Пары пробы диффундируют сквозь пористые стенки вкладыша уже при более высокой температуре и попадают в аналитическую зону,нагретую также до более высоких температур. Все это приводит к росту степени атомизации, к снижению пределов обнаружения и правильности анализа..

При доэировании пробы в полость между печью и вкладышем, заполненную сажей или веществом-модификатором, проба на стадии дозирования, сушки и испарения перемешивается с веществом-наполнителем. В результате в полости между печью и вкладышем происходит химическое модифицирование соединений определяемого элемента, например в случае сажи — полное восстанов9394 о ление оксидов. Это способствует бо-. лее полному испарению пробы, а следовательно, повьппает правильность

5 анализа и снижает пределы обнаружения °

При анализе порошков испарение пробы также происходит в полости между печью и вкладышем, При быстром нагреве пары пробы диффундируют через пористые стенки вкладыша, а неиспарившиеся твердые частицы задерживаются стенками и не поступают в аналитическую эолу. Тем самым устраняется неселективное поглощение и повышается правильность анализа. устройство позволяет увеличить объем доэируемой пробы, локализовать пробу и центральной, наиболее горя20 чей части атомиэатора, увеличить эффективную температуру аналитичес-, кой зоны, увЕличить степень атомизации пробы, провести ее химическую модификацию и при необходимости от25 фильтровать твердые, неатомиэировавшиеся частицы. Это обеспечивает зна.чительное снижение пределов обнаружения, повьппение правильности и воспроизводимости анализа и расширение круга анализируемых объектов за счет порошковых проб.

Пример 1. Проводят определение кадмия в пробах минерального масла с известным содержанием металла (см. табл.1}. Определение проводят на спектрофотометре "Сатурн-2",оснаценном предлагаемым атомизатором.Используют графитовую печь с пиропокрытием длиной 28 мм, внутренним диамет40 ром 6 мм и толщиной стенок 1 мм, в центральной части полости которой размещен соосно с печью графитовый вкладыш в виде катушки. Вкладыш иэготовлеи из пористого графита с преи45 мущественным диаметром пор 14125 М.

Диаметр утолщений на концах вкладыша

6 мм. Длина вкладыша 12 мм, его внутренний диаметр 2,5 мм, толщина стенок между утолщениями 0,5 мм. Аналитические характеристики, полученные с помощью данного устройства приведены в табл.1.

Пример ы 2. Проводят определение кадмия в пробах минерального масла с известным содержанием метал:ла с помощью устройства, аналогичного описанному в примере 1, но при разных длине вкладьппа размер пор, 1649394 диаметре вкладьппа, толщине его стенок.

Результаты представлены в табл.2.

Таким образом, применение предла5 гаемого устройства существенно увеличивает правильность и воспроизводимость анализа, снижает пределы обнаружения и расширяет круг анализируемых объектов. 1О

Формула изобретения

1. Трубчатый электротермический атомизатор для атомно-абсорбционно- 15

ro и эмиссионного спектрального анализа, содержащий трубчатую печь сопротивления с газонепроницаемыми стенками и доэировочным отверстием в .центре боковой поверхности и располо- 20 женный в центральной части полости печи соосно с ней графитовый вкладыш, выполненный в виде катушки с утолщениями на концах и со сквозным отверстием вдоль продольной оси, о тСравнение аналитических характеристик предлагаемого устройства и прототипа при анализе минерального масла на содержание кадмия

Истинное со- Объем Предел обдержание кад- пробы, наружения, + мия, Ж мкл

Случайная погрешность анализа,X

Найденное содержание, Устройство м

1,2 10

0,93 10

1,00 10

100

0,98 < 10

100 0,5 . 10

1,00 ° 10

1ÎO 1,0 10

1,02 10

1,00 10

-4

1 0-5

5 10 11

7,0 10 23

3 - 10 100

1,1 ° 10 4

4,8 10

5„5 l0

1,00

1,00 °

1,00

l0 мг

1,00 ° 10 4

Анализ невозможен из-за выброса пробы при быстром нагреве

10 мг я порошковых проб указана масса. pp

Печь с катушкообразным вкла дышем. Жидкая проба

Печь с катушкообразным вкладышем, на который намотана графитовая нить

Полость между печью и вкладьппем заполнена сажей

Печь с катушкообразным вкладьппем.Порошковая проба

Прототип {жидкая проба)

Прототип (порошковая проба) лнчающийся тем,что,с целью снижения пределов обнаружения,,повышения правильности и воспроизводимости анализа и расширения круга анализируемых объектов, стенки вкладьппа выполнены иэ пористого графита с диаметром пор 14000-73300 . K, диаметр утолщений на концах вкладыша равен внутреннему диаметру печи,дли на вкладыша составляет 0,3-0,6 длины печи, диаметр отверстия внутри вкладыша составляет 0,3-0,6 внутреннего диаметра печи, а толщина его стенок равна 0,3-1,1 толщины стенок печи.

2. Атомизатор по и. l, о т л и— ч ающий с я тем, чтонавнешнюю поверхность вкладыша между утолщениями намотана графитовая нить или лента..

3. Атомиэатор по п.l, о т л-ич а ю шийся тем, что вся полость между печью н вкладьппем заполнена сажей или веществом-модификатором.

Таблица l

1649394

Таблица 2

Влияние конструкциЬнных параметров балластного тела нв аналитические характеристики определения кадмия в минеральном масле

Параметры вкладыша

Случайная пог» решность,й

Предел Прввильобивруле- ность,»

"""t". Cttttp I-Скзв

Возмокность анализа

nopomxos

Диаметр пор, А (мврка графита) Внутрен- Диаметр Tomgwa ний диа- утолще- стенок, метр,мм ний,мм мм

Длина, мм

Опыт

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

2,5

2,5

2 5

2,5

2 5

2,5

1,2 10

I,3 lO

1,3 ° 10

3,0 ° 10

5 ° IO

1,2.10 В

7

9

lO

)0 Дв

8 и

l0

It

0,93

0,93

0,96

0,82

0,44

0,94

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

Нет

Нет

Да

Н и

П

Нет

Дв

))

С - найденное содерлание металла, Сц — известное содерхание металла

1 7

Составитель О. Бадтиева

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Редактор Т.Лазоренко

Заказ 1517 Тирак 416 Подписное

ИЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 1В-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óçãîðîä, ул. Гагарина,301

l2

l3

)4

)5

l6

l7

18

19

2I

12 14125 (МПГМ)

16 14125

8,5 14125

5 )4125

22 14125

16 44160-73300 (ПРОГ-2400) 16 281840 (ГЗ)

l6 2500 ПГИ

16 14!25

I 6 141 25 ! 6 14125

16 !4125

16 14125

16 14125

l6 14125

16 14)25

16 )4! 25

2,5

2,5

2,5

1,9

3,6

1 0

4,5

2,5

2,5

2,5

2,6

6,0

6,0

5,8

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

6,0

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,3

1 ° 1

1,6

0,2

8 10

)1 10

3,5 ° 10

1,3 ° 10

1,2.)О В

3,7 АЙ )0 9,10-В

1,2 10

1,5 10

6 ° 10

4 10

0,75

0 1

0,65

0,94

0 95

0,94

0,92

0,92

0,95

0,85

0,35

19

8 .9

l0

l7

7

l8