Распылитель микрообъемов пробы Советский патент 1984 года по МПК G01N21/72 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано в атомном эмиссионном абсорбционном и флуоресцентном фотоэлектрическом спектральном анализе, а также широко используется в медици не, биологии и геологии для микроана лиза малых проб. Известен распьтитель для пламенно спектрометрии в виде двух капилляров lj . Недостатком эТого распылителя является то, что он рассчитан на рас пыление больших пробы (1 мл :И более). В то же время для решения ряда аналитических задач требуется анализ микрообъемов пробы до 1 мкл и менее. Наиболее близким к изобретенью по технической сущности является рас пылитель, содержащий корпус с капиллярами для подвода распыляющего газа и пробы. В известном распылителе для подвода жидкой пробы используютс капилляры длиной-до 10 см и более пр .внутреннем диаметре 0,2-1 мм и объем более 0,1-0,2 мл. Объем используемой пробы достигает 0,5-1 мл, а для бол ших проб на капилляр может быть над та воронка для наливания пробы 21. Недостатками известного распылит ля являются большая погрешность при распылении микрообъемов порядка 10100 мкл, невозможность использовани еще меньших проб 1-2 мкл и менее, а также большие пределы обнаружения, что обусловлено потерями пробы при прохождении через капилляр из-за прилипания к внутренней поверхности капилляра.. При этом в зависимости о размеров капилляра в нем может остаться 5-20 мкл и более пробы. Целью изобретения является сниже ние абсолютных пределов обнару кения и погрешностей анализа. Поставленная цель дoQтигaeтcя тей, что в известном распылителе микрообъемов пробы, содержащем корпус с капиллярами для подвода распы ляющего газа и пробы, капилляр для подвода пробы установлен в углублении, вьшолненном с внешней стороны корпуса, внутренний диаметр которог соответствует внешнему диаметру дозатора микрообъемов, а длина и диаметр d капилляра имеют соотношен как 3 t/d 4 20. 992 На чертеже изображена схема распылителя микрообъемов пробы. Распьтитель содержит корпус 1, в котором установлены капилляр 2 для подвода распыляющего газа и капилляр 3 для подачи пробы, причем длина капилляра 3 одного порядка с его диаметром, т.е. не превышает десяти диаметров капилляра. С внешней стороны капилляр 3 укреплен в цилиндрическом углублении 4, установленном также .на корпусе 1 . Распылитель работает следующим образом. Кйгцкую пробу объемом 1-10 мкл и менее отбирают микродозатором 5. Внешний диаметр дозатора соответ ству.ет диаметру углубления в корпусе. Устанавливают микродозатор в углубление 4 и впрыскивают микрообъем пробы в капилляр 3, За счет струи распыляющего газа из капилляра 2 микропроба распыляется и смесь подается в пламя или высокочастотную плазму. Спектральный прибор регистрирует импульс эмиссии, абсорбции или флуоресценции определяемого элемента. Отличием предлагаемого устройства от известного является наличие в нем капилляра с длиной, соизмеримой по порядку величины с диаметром, что позволяет микроббъем пробы подавать непосредственно к распыляющему капилляру. При этом устраняются потери ;пробы при прохождении через длинный капилляр, который используется в известных распылителях. Диаметр распыляющего капилляра ; для подвода пробы определяется тре- бованиями обеспечения максимальной эффективности и оптимальной скорости распыления. Его внутренний диаметр должен составлять 0,3 - 1 мм, а внешний 0,6 - 1,5 мм. Длина капилляра для подвода пробы обусловливается необходимостью обеспечить малую память системы и распылять минимальные объемы проб вплоть до 1 мкл. При этом внутренний объем капилляра не должен превьшать 1 мкл и соответственно его длина не должна быть более 10-20 мм. Минимальная длина капилляра для подвода пробы определяется кoнcтpyкtивными особенностями распылителя и ее трудно сделать меньше 3-5 мм. В связи с этим оптимальные соотношения длины капилляра к его диаметру равны 3-5 f/d -S 10-20. В распылителе капилляр необходим только для обеспечения наилучших условий распыления, транспортировка и отбор пробы осуществляются дозатором а углубление в корпусе служит для установки и центровки дозатора. В ре зультате предлагаемое устройство позволяет проводить распьшение объемов пробы, которые на два порядка меньше чем известное. Пример. Используют металлическую камеру распылителя с внутренним диаметром 30 мм, внешним диаметром 50 мм и длиной 100 мм, капилляр для распыпяющего газа имеет выходное отверстие 0,5 мм, капилляр для пробы внутренний диаметр 0,3 мм, внешний диаметр 0,6 мм, длину 5 мм и запрессовывается в отверстие, которое окан чивается цилиндрическим углублением диаметром 1 мм, что соответствует внешнему диаметру фторопластового наконечника микрошприца МШ-1 объемом 1 мкл. Проводят эмиссионное пламенно фотометрическое определение щелочных и щелочно-земельных элементов, а так же атомно-абсорбционное определение цветных и благородных металлов в породах, минералах, объектах окружающей среды и особо чистых материалах. Используются пламена воздух - ацетилен и закись азота - ацетилен с цилиндрическийи и удлиненными горелкам а также адаптеры диаметром 10 и 20 м ,для измерений в отходящих газах пламе-. ни. Микрообъемы пробы 0,1-1 мкл отби рают дозатором, устанавливают дозато в углубление корпуса распылителя и впрыскивают микрообъемы проб в капил ляр и распылитель. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, включающим распыление проб в атомизатор до по стоянного сигнала, заключается в том что оно создает совершенно новые возможности для ряда методов анализа по атомной спектроскопии. Широко используемые методы атомной эмиссионной |и абсорбционной пламенной спектрометрии, атомной эмиссионной спектромет- рии с высокочастотной индуктивно связанной плазмой и атомной флуоресцентной спектрометрии, дозволяют определять практически все элементы периодической системы с высокой чувствительностью и точностью. Недостатком этих методов является то, что анализ микропроб ограничен объемами 0,2-1 мл, а это существенно ограничивает возможности анализа многих объектов в геологии, биологии, технике и окружающей среды. Предлагаемое устройство дает возможность распылять микрообъемы проб вплоть до 0,1 мкл, что на два-три порядка меньше, чем для известного. При этом абсолютные пределы обнаружения снижаются за счет уменьшения используемого объема пробы на два порядка и более для всех указанных методов анализа и достигают 10 °-10 г и менее для большинства элементов периодической системы. Достигаемая точность изменений не уступает широко применяемым методам измерений с распылением до постоянного сигнала и составляет 0,01-0,02. Для повьш1ения точности измерений и уменьшения эффекта смачивания стенок капилляра, его длина и объем должны быть минимальными и отношение длины капилляра к его диаметру не должно превьш1ать 1:10. Таким образом, предлагаемое устройство создает совершенйо новые возможности для всех широко используемых методов атомной спектрометрии с распылением проб, снижает абсолютные пределы обнаружения на два порядка и более и может быть использовано для всех элементов периодической cncTehGj. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с базовьм объектом,за который принято устройство графитовой печи, заключается в повышении точности при распылении и анализе микрообъемов проб, большой доступности устройства с пламенем, большей экономичности при использовании пламени по сравнению с аргоном и простоте с пламенем. Недостатками графитовых печей являются необходимость замены атомизатора (распылителя на печь) при переходе к анализу микрообъемов, ограниченный срок службы печей, их высокая стоимость по сравнентто с пламенем, большой временной цикл одного измерения с печами (20-30 с по сравнению с 2-.5 с с пламенем) и ограничения по количеству измеряемых Элементов,, так как промышленные печи выпускаются только для атомно-абсорбционного анализа.

S 11174996

Предлагаемое устройство позволяетв изготовлении, несложно в использополучать такие же низкие пределы об-вании, может быть применено в виде

наружения, как и графитовые печи,приспособления к действующим моделям

достигать более высокой точности из-спектрометров для атомной эмиссии,

мерений, анализировать более широкий5 абсорбции и флуоресценции в пламени

круг элементов. Кроме того, оно мо-и ВЧ плазме, а также широко испольЖет быть выполнено как приспособле-зуется в микроанализе и в анализе

ние к любому промьшшенному спектро-микроколичеств в геологии, биологии,

метру, удобно в употреблении, такпри анализе объектов окружающей среды,

как не требует замены атомизатора микроэлектронике и в других областях

При анализе микрообъемов, доступнонауки и техники.

РАСПЬШИТЕЛЬ МИКРООБЪЕМОВ ПРОБЫ, содержащий корпус с капиллярами для подвода распыляющего газа и пробы, отличаю.щийся тем, что, с целью снижения абсолютных пределов обнаружения и погрешностей анализа, капилляр для подвода пробы установлен в углублении,.вьтолненном с внешней стороны корпуса, внутренний диаметр которого соответствует внешнему диаметру дозатора микрообъемов., а длина Е и диаметр d капилляра имеют, соотношение как 3 f/d 20. g