Brevet FR2579748A1 — publié le 19861003

La présente invention est relative à un disposi- tif d'analyse d'un spectre d'émiss.ion constitué par une source d'excitation à base d'atomisation thermique et d'excitation non thermique. Pour l'analyse des spectres d'émission, on connaît plusieurs manières de réaliser des sources d'ex- citation. Le DD-PS 143 178 décrit un dispositif dont le fonctionnement est fondé sur l'atomisation thermique et l'excitation non thermique d'un échantillon d'analyse et qui comporte, à proximité d'un tube devaporisation qui sert de support d'échantillon, de résistance chauffable électri- quement et de cathode pour une décharge de cathode creuse, une anode placée du côté frontal. Le tube de vaporisation et l'anode sont placés dans un récipient qui est relié par l'intermédiaire de tubulures à une pompe à vide et à système de circulation de gaz. L'échantillon à examiner, qui est introduit par une ouverture à pipette dans le tube de vaporisation, est dabord soumis, dans une phase de séchage, d'abord à un séchage du solvant, puis, dans une phase de trans- formation en cendres, à la décomposition thermique de la matrice de l'échantillon. Ensuite, on fait le vide dans le récipient, on le remplit de gaz à analyser et on applique une tension à la cathode et à l'anode pour la production d'une décharge de cathode creuse. Un chauffage énergique avec élévation rapide de la température dans le tube de vaporisation provoque la formation d'un nuage atomique, qui sous l'action de la décharge cathodique creuse, est excité et émet un rayon- nement. L'inconvénient de cette solution technique consiste en ce que, pendant la phase d'excitation, le nuage atomique qui, en raison du vide, s'étend facilement est, en plus, volatilisé par le courant gazeux et ne subit pas complètement l'action de la décharge de cathode creuse.Il en résulte un signal d'analyse atténué. Le but de l'ipyention est, tout en réduisant au minimum la consommation de gaz, d'améliorer les con- ditions d'excitation et, par conséquent d'obtenir un signal d'analyse plus accentué. Le but de l'invention est donc de ne faire agir que faiblement sur le nuage atomi- que produit pendant la phase de vaporisation le courant de gaz nécessaire à la décharge de cathode creuse et de l'exciter dans sa totalité. Ce but est atteint, suivant l'invention, par l'utilisation d'un dispositif d'analyse d'un spectre d'émission, fonctionnant sur la base de l'atomisation thermique et de l'excitation non thermique d'un échantil- lon, qui, dans un récipient qui peut être fermé, dans le- quel on peut faire le vide et qui contient un tube de vaporisation et une anode montés l'un à la suite de l'autre sur le même axe, avec des moyens assurant la circulation du gaz, le tube d'évacuation ayant la forme d'une cathode creuse, du fait que l'anode est constituée par deux parties dont chacune se trouve à proximité du tube de vaporisation au niveau de ses côtés frontaux, que, devant chaque côté frontal du tube de vaporisation, le récipient comprend au moins un conduit d'amenée et d'évacuation du gaz et que le dispositif de fermeture du récipient est accouplé à un dispositif de fermeture d'une ouverture pour pipette prévue dans le secteur central du tube de vaporisation. Les conduits d'amenée du gaz peuvent être mis en communication avec une source de gaz d'écoulement et avec une source de gaz d'analyse comportant un réservoir de gaz et les conduits d'évacuation des gaz sont reliés, par différents secteurs de pompage, à une pompe à vide et directement à un appareil sensible à la pression. Les conduits d'amenée et d'évacuation des gaz peuvent être accouplés les uns aux autres. L'appareil sensible à la pression est, par un commutateur assurant l'allumage de la décharge de cathode creuse pour 1'excitation non thermique, en Liaison avec un dispositif de commande à soupape et avec un dispositif de réglage de la tempéra- ture pour le tube de vaporisation. Dans les deux premières phases d'analyse "sécha- ge" et "transformation en cendres", le récipient reste ouvert et dans tous les conduits d'amenée du gaz circule du gaz d'écoulement qui expulse les vapeurs et les fumées. A la fin de ces phases, le récipient est fermé de manière à assurer l'étanchéité pour le vide et on y fait le vide dans tous les conduits d'amenée et d'évacua- tion du gaz, au moyen de pompes de forte section. Dès qu'une pression de vide déterminée est signalée par l'appareil sensible à la pression, la liai- son entre les conduits d'amenée et d'évacuation du gaz est interrompue, la forte section de pompage est rempla- cée par la faible section de pompage et les conduits d'amenée assurent la communication avec le réservoir de gaz et avec la source de gaz d'analyse. Le réservoir de gaz se vide d'un seul coup et remplit le récipient à une pression de décharge qui est également enregistrée par l'appareil sensible à la pression et qui est trans- mise aux systèmes de commande. On applique alors aux deux parties de l'anode et à la cathode une tension de décharge et on allume la décharge de cathode creuse. Au moyen d'un programme de commande de la température distinct, qu'il n'y a pas lieu de décrire d'une manière plus détaillée, le tube de vaporisation est chauffé, l'échantillon se vaporise dans le dispositif de décharge de cathode creuse et est excité pour l'émission d'un rayonnement. La solution suivant l'invention permet d'abord d'obtenir une décharge de cathode creuse brûlant symé- triquement par rapport au tube de vaporisation. De ce fait, le nuage atomique qui s'échappe des deux côtés est entièrement excité. Les conduits d'amenée et d'éva- cuation du gaz étant également disposés symétriquement par rapport au tube de vaporisation, il y a production à l'extérieur du tube de vaporisation, des deux côtés frontaux, d'un courant de gaz de circulation qui a peu d'action sur le nuage atomique car il ne fait intervenir que de faibles quantités de gaz et ne sert qu'au renou- vellement du gaz d'analyse consomme. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'inven- tion est représentée, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La figure unique représente un récipient à dé- charge comportant un dispositif d'anodes et de conduits de gaz suivant l'invention. Un récipient à décharge de gaz 1 contient un tube de vaporisation 2 et des anodes 3 et est fermé, au niveau de ses côtés frontaux, par des fenêtres 4. Des ouvertures 5 et 6 pour pipettes peuvent être fermées par un couvercle 7. Le tube de vaporisation 2 est relié, d'une part, à une source 8 de courant de chauffage et, d'autre part, en tant que cathode, à une source de tension 9. Les anodes 3 sont également reliées à la source de tension 9. Par ailleurs, le dispositif comprend un commutateur 10 et des résistances de réglage 11. A proximité des côtés frontaux du tube de vaporisation 2, des conduits d'amenée 12 et d'évacuation 13 du gaz se raccordent au récipient 1. Les conduits 14 d'amenée du gaz produisent un courant de gaz qui circule tout autour du tube de vaporisation 2. Les conduits d'amenée de gaz 14 sont reliés alternative- ment,par des soupapes 15,16 à une source de gaz d'écou- lement ou à une source de gaz d'analyse et, par une sou- pape 17, aux conduits d'évacuation 13. Les canaux d'éva- cuation 13 sont accouplés à une pompe à vide par l'inter- médiaire d'une soupape 18 c6mportant un étranglement 19 et une faible section d'écoulement et par l'intermédiaire d'une soupape 20 comportant une forte section d'écoule- ment. Un appareil 21 sensible à la pression sert à con- trôler la pression dans le récipient 1 à décharge des gaz et est relié (d'une manière non représenté) au commutateur 10, à un dispositif de commande des soupapes 16, 17 et 20, à une source 8 de courant de chauffage et à la source de tension 9. A la suite de la source de gaz d'analyse, le dispositif comprend un réducteur de pression réglable 22, un appareil 23 assurant le contrôle de la pression, une soupape à aiguille réglable 24 et un réservoir de gaz 25 et, à la suite de la source de gaz d'écoulement, un réducteur de pression réglable 26, un appareil 27 assurant le contrôle de la pression, des étranglements 28,29 et des soupapes 30 et 31. Les différences de section des étranglements 28 et 29 permet- tent le réglage du courant de gaz d'écoulement. Pour les deux premières phases d'analyse "séchage" et "transformation en cendres", le couvercle 7 et les soupapes 15,30 et/ou 31 restent ouverts, les soupapes 16,17 restent fermées. Le gaz d'écoulement qui arrive par les conduits d'amenée du gaz nettoie le récipient de décharge de gaz l1ettransporte à l'extérieur, à travers les ouvertures 5,6, les fumées et les vapeurs provenant d'un échantillon introduit. On ferme ensuite le couvercle 7 et la soupape 15, on ouvre les soupapes 17,18 et 20 et on fait le vide en utilisant tous les conduits 12,13 et 14. Lorsque la pression prescrite est atteinte, ce qu'indique l'appareil 21 sensible à la pression, on ferme les soupapes 17 et 20 et on ouvre la soupape 16. Le réservoir de gaz 25 se vide brusquement, la pression dans le récipient 1 de décharge dans les gaz s'élève jusqu'à la valeur nécessaire à la décharge de cathode creuse. Lorsque cette valeur est atteipte, ce qu'indique l'appareil 21 sensible à la pression, le commutateur 10 se ferme automatiquement et une décharge de cathode creuse se produit entre les anodes 3 et le tube de vapo- risation 2. Le tube de vaporisation 2 est chauffé par le passage du- courant, l'échantillon se vaporise dans la décharge de cathode creuse et est excité. Lorsque le matériau constituant l'échantillon est entièrement vaporisé, on peut passer à une phase de chauffage à une température plus élevéedans le tube de vaporisation et l'opération d'analyse est terminée. Elle est suivie d'une phase de refroidissement du tube de vaporisation. REVENDICATIONS 1, Dispositif d'analyse d'un spectre d'emission fondée sur l'atomisation électrothermique et l'excitation non thermique d'un échantillon, qui comprend, dans un récipient qui peut être fermé, dans lequel on peut faire le vide et qui comporte des dispositifs assurant la cir- culation du gaz, un tube de vaporisation et une anode montés l'un à la suite de l'autre et ayant le même axe le tube de vaporisation constituant une cathode creuse, caractérisé en ce que l'anode (3) est composéede deux parties dont chacune se trouve à proximité du tube de vaporisation (2) au niveau de ses côtés frontaux, le récipient (1) comportant, devant chaque côté frontal du tube de vaporisation (2), au moins un conduit d'amenée (12) et une conduit d'évacuation (13) du gaz, et en ce que le dispositif de fermeture du récipient (1) est accouplé à un dispositif de fermeture d'une ouverture (5) pour pipette prévue dans le secteur central du tube de vaporisation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les conduits d'amenée des gaz (12) peuvent être mis en communication avec une source de gaz d'écoulement ou avec une source de gaz d'analyse comportant une source de gaz (25) d'analyse, que les conduits d'évacuation des gaz (13) sont reliés par différents secteurs de pompage à une pompe à vide et di- rectement à un appareil sensible à la pression et que tous les conduits peuvent être accouplés les uns aux autres. 3. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que l'appareil sensible à la pression est relié à un commutateur (10) assurant l'allumage d'une décharge de cathode creuse pour l'excitation non ther- mique à un dispositif de commande des soupapes(16,17, ) et à un dispositif de commande de- la température du tube de vaporisation.