DE529013C - Verfahren zur quantitativen chemischen Analyse mit Hilfe von Emissionsspektren aller Art - Google Patents

Description

In dem Hauptpatent 522 966 waren Wege aufgezeigt worden zur Erzielung einer zuverlässig reproduzierbaren Beziehung zwischen anteiliger Gewichtsmenge und Stärke der Spektralerscheinung der Stoffe. Es war dargelegt worden, daß es hierzu gar nicht nötig sei, daß in dem Material überhaupt keine Veränderungen vor sich gehen. Es war nur nötig, daß jedenfalls während des Emissionsvorganges keine bemerkbaren Veränderungen in die Erscheinung traten. Dies wurde erreicht durch eine Unterbrechung des Emissionsvorganges in bezug auf die emittierenden Teilchen, indem diese nach dem Emissionsvorgang alsbald der Bestrahlung vorübergehend oder dauernd entzogen werden. Die weitere Ausbildung der Erfindung des Hauptpatents besteht nun darin, daß der Analysenstoff nicht mehr mit den Vergleichsstoffen vermengt, sondern voneinander getrennt,

ao zeitlich abwechselnd dem Emissionsort zugeführt und nach geeignet kurzer Anregung entfernt wird. Hierdurch wird von selbst durch die Abwechselung des Materials derselbe Zweck erreicht.

Dieses Verfahren birgt zugleich den großen Vorteil in sich, daß es nicht mehr nötig ist, den Analysenstoff zu zerkleinern und zu wiegen und mit den Vergleichsstoffen zu vermengen. Hierin liegt ein großer technischer Fortschritt infolge erheblicher Zeitsparung.

Gleichzeitig wird das im Hauptpatent auch konstruktiv näher ausgeführte Drehanodenverfahren weiter ausgebildet. Der Analysenstoff wird in der gerade vorliegenden Zustandsform, z. B. als fester Stab, belassen. Die Vergleichsstoffe werden ebenfalls in die Form solcher Stäbe gebracht. Sie werden aus den reinen Elementen in fein verteilter Pulverform zusammengewogen, gemischt und gepreßt. Die Analysenstäbe und die Vergleichsstäbe werden nun erfindungsgemäß räumlich nebeneinander gelagert und zeitlich hintereinander zur Emission angeregt statt wie bisher vereint und gleichzeitig.

Zur Erleichterung des Verständnisses sei ein Beispiel aus der Stahlanalyse gegeben. Es sei festzustellen, wieviel Chrom ein Stahl enthält, der angeblich 2% Chrom enthalten soll. Als Vergleichsstöff wählt man einen Stab mit 99% Graphit und 1 % Kobalt sowie einen solchen mit 97% Graphit und 3% Nickel. Hatte die qualitative Spektralanalyse vorher gezeigt, daß der Stahl kern Kobalt und Nickel enthielt, so kann man diese Vergleichsstoffe anwenden. Die beiden Vergleichsstäbe werden also neben dem Stahlstab in die Drehanode gebracht (Einzelheiten siehe unten), und es zeige sich z. B., daß der Chromgehalt nahe mit dem Kobaltgehalt von 1% übereinstimmt. Genügt diese Angabe nicht, so wird der Versuch ein zweites Mal mit

Vergleichsstäben von l,i% Kobalt und 1,2% Nickel wiederholt. Findet man, daß der Chromgehalt bei ²I₁₀ der Filme nach 1,1 zu liegt, so ist der gesuchte Chromgehalt mit 1,12 °/₀ gefunden. Dadurch, daß eine für bekannte Aufgabenkreise ausreichende Auswahl von Vergleichsstäben vorrätig vorliegt, bedarf die Analyse lediglich einer Zeitdauer, die der Expositions- und Entwicklungszeit entspricht, denn das Auswechseln der Anode, selbst bei Verwendung von Hochvakuumröhren, bedarf nur weniger Minuten. Es liegt also nach einer Zeit von wenigen Minuten das Resultat schwarz auf weiß vor; Analysen-, Wäge- und Arbeitsfehler sind ausgeschlossen.

Natürlich könnte man im vorliegenden Falle

auch das Eisen des Stahles als Trägersubstanz auffassen und als Vergleichsstäbe ebenfalls Stähle mit bekannten anderen Zusätzen benutzen.

Hier geht aber dieErfindung noch einenSchritt weiter, indem sie auch das zu analysierende Element selbst als Zusatzstoff in den Vergleichsstäben verwendet. Auf diese Weise wird eines der größten Hemmnisse der Methode beseitigt, das darin liegt, daß bisher die Anregungsbedingungen, Verdampfungsverhältnisse, gegenseitige Anregungsbeeinflussung sowie die absoluten Intensitäten der verschiedenen Elemente allzu stark voneinander abwichen. Insbesondere war die Methode mangelhaft, wenn es sich darum handelte, daß die Vergleichs- und Analysenstoffe in sehr verschiedenen Konzentrationen vorlagen, die photographischen Wirkungen also in recht verschiedenen Schwärzungsgebieten lagen. Hier bringt das weitere Verfahren die Differenz zwischen den verglichenen Mengen durch Addition der Wirkungen auf einen denkbar niedrigen Betrag.

Nehmen wir wieder ein Beispiel. Hat man es mit einem Stahl zu tun, der in der Fabrikation zuverlässig mit einem bestimmten Nickelgehalt von 2% hergestellt wird, Nickel also bekannt ist, dessen Chromgehalt aber zwischen 1 und 4% schwanken kann, der Chromgehalt also gesucht wird, so verfährt man folgendermaßen: Man nimmt als Vergleichsstab einen Stahl mit 2% Nickel und 2% Chrom. Aus dem Verhältnis der Zahl der Filme, welche Nickel bei 2% ^als° ^a*izeigen, zu derjenigen, welche noch die Chromlinie zeigen, folgt nun einfach der Chromgehalt. Ist das Verhältnis gleich 1, so ist das Resultat 2% Chrom. Ist es etwa 10:9, so ist der Chromgehalt 1,8 % usw. Der Vorteil des letztgenannten Kunstgriffs liegt also in der großen Ähnlichkeit aller Versuchsumstände, insbesondere in der Gleichheit aller physikalischen Eigenschaften der Analysen und¹ Vergleichsstäbe. Man bringt also durch Anwendung dieses Verfahrens die Mengen des Analysenelementes nahe an diejenigen des Bezugselementes heran, so daß man bei der Summierung der Wirkungen aller Stäbe ein Verhältnis von nahezu 1 erhält.

Zur technischen Durchführung der obengenannten Methodik bedient sich die Erfindung, wie schon angedeutet, des erweiterten Drehanodenverfahrens, gegebenenfalls unter Erneuerung der Oberfläche wie im Hauptpatent. Hat die Aussparung in der Drehanode quadratische Form (Fig. 1), so mögen in dieser Figur die Felder α und c die Analysenstäbe, die Felder b und d je einen Vergleichsstab enthalten. In diesem Beispiel muß dann die Vergleichssubstanz in doppelter Konzentration vorliegen, da die Analysensubstanz bei der Drehung doppelt solange exponiert wird.

Man kann nun die Zahl der Felder durch Unterteilung beliebig vermehren, wenn man die Querschnitte entsprechend verändert. Da es nötig ist, stets mit einem gleichen Querschnitt der Körper zu arbeiten, stellt man die Stäbe mit einem dreiseitig prismatischen Querschnitt her, so daß bei einem Winkel von 60 ° 6, bej 45° 8 (Fig. 2), bei 30⁰ 12, bei 22,5° 16 Stäbe in der Aussparung untergebracht werden können usf. Auf diese Weise kann man kompliziertere Analysen mit einer einzigen Aufnahme lösen.

Eine andere sehr zweckmäßige Ausführungsform ist die HersteEung einer Anode nach Art einer Revolverwalze (Fig. 3 und 4). Sind Revolverwalze und Blende exzentrisch gegeneinander gelagert, werden alle Stäbe fortlaufend gemeinsam vorgeschoben und der Reihe nach an einem Schaber vorbeigeführt, so kommen jeweils neue Oberflächen aller in den Revolverlöchern vorhandenen Stäbe in gleicher Weise zur Emission.

Der Grundgedanke hierbei ist, daß bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit der Drehanode es natürlich ganz gleich ist, ob die Substanzen nacheinander oder gleichzeitig strahlen. Die Expositionszeiten der einzelnen Felder sind untereinander gleich. Die Gesamtbelichtungszeit ist bei dicht aneinandergrenzenden oder wenig voneinander getrennten Feldern nicht oder kaum großer als bei dem Verfahren nach dem Hauptpatent,

Daß die Erweiterung und Modifikation des Verfahrens einen großen technischen Fortschritt bedeutet, läßt sich leicht zusammenfassend wiederholen. Die Analysensubstanz wird ohne Vorbearbeitung und ohne Wägung verwandt. Ebenso setzt man beliebige vorrätige Vergleichskörper von geeigneter Zusammensetzung ein. Die Analyse beginnt sofort und ist nach Belichtung und Entwicklung in wenigen Minuten beendet. Es handelt sich also um eine graphische Analyse, ohne daß Wägungen oder chemische Operationen ausgeführt werden unter Aus-Schluß methodischer Irrtümer, wie sie jene zulassen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Verfahren zur quantitativen chemischen Analyse mit Hilfe von Emissionsspektren aller Art gemäß Patent 522 966, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Emissionsakt ausgesetzten Teilchen nach erfolgter Emission dem Anregungsvorgang dadurch vorübergehend entzogen werden, daß der Analysenstoff und mehrere Vergleichsmischungen nicht räumlich miteinander vermengt, sondern räumlich voneinander getrennt, zeitlich abwechselnd dem Emissionsort zugeführt werden und nach geeignet kurzer Anregung wieder entfernt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Analysenstoff und Vergleichsstoffe die Gestalt von festen Stäben gleichen Querschnittes erhalten, so daß sie zu vier, neun oder sechzehn in einer größeren quadratischen Aussparung nebeneinander oder bei beliebigem, insbesondere auch rundem Querschnitt in einer Revolverwalze angeordnet werden, welche eine beliebige Anzahl von Stäben enthalten kann und unter Drehung um die gemeinsame Mittelachse die Stäbe der Reihe nach an dem Emissionsorte vorbeiführt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Drehung um die gemeinsame Mittelachse ein Vorschieben des gemeinsamen Halters in axialer Richtung bewirkt wird, so daß das Material zwecks Erneuerung der Oberfläche gegen eine Schneide vorgeschoben und infolge der Drehung durch die letztere abgeschabt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vergleichsmaterial auch Elemente der Analysenstoffe in bekannter Menge beigemengt sein können, so daß durch Addition der Emissionswirkungen die Summe der Effekte der Vergleichs- und Analysenstoffe nahezu gleiche Intensität der Linien der beiden Arten von Elementen ergibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen