Brevet FR2631448A1 — publié le 19891117

" Four tubulaire en graphite avec support d'échantil- lon pour la spectroscopie par absorption atomique ". La présente invention concerne un four tubu- laire en graphite comportant un support d'échantillon pour la spectroscopie par absorption atomique. Le premier dispositif proposé par L'vov pour les analyses de spectroscopie par absorption atomique comprenait un four tubulaire en graphite dans lequel après réchauffage à une température prédéterminée, on introduit l'échantillon dans un creuset en graphite ou un support d'échantillon qui a pu être réchauffé indé- pendamment du four tubulaire. La vaporisation et l'atomisation de la matière de l'échantillon ainsi que la mesure de l'absorption se font dans ce dispositif dans des conditions définies de manière reproductible, si bien que la dispersion des grandeurs de mesure est relativement faible. Des dispositifs et des procédés de mesure nécessitent toutefois des moyens importants et c'est pourquoi on a proposé différentes simplifica- tions par exemple un four de type Massmann. Dans tou- tes les variantes de dispositifs, le support d'échan- tillon ne comporte pas de circuit de chauffage par résistance indépendant, si bien que le support d'échantillon et l'échantillon après introduction dans le four tubulaire en graphite sont principalement ré- chauffés par rayonnement. Il en résulte nécessairement au cours de la phase de réchauffage impulsionnelle, une différence de température entre le support d'échantillon, et l'enveloppe du four tubulaire en gra- phite, aboutissant à une moindre fidélité et à une moindre précision susceptibles d'influencer la sensi- bilité de l'analyse. H. Falk et A. Glismann ont constaté que la différence de température et la vitesse d'élévation de température du support d'échantillon pour un gradient de réchauffage constant du four tubulaire en graphite étaient influencées principalement par les contacts électriques entre l'enveloppe tubulaire et le support d'échantillon, car une partie du courant du four passe par le support d'échantillon en général en forme de plaque qui prend appui sur l'enveloppe du four (Frese- nius Z. Anal. Chem. (1986) 323, 748-753). L'action des différences de température et vitesses de réchauffage différentes par exemple pour déterminer de faibles te- neurs en plomb dans le sang a été examinée par I. L. Shuttler et H. T. Delves (J. Analyt. Atomic Spectrome- try (1987) 2, 171). La dispersion des mesures était tellement importante dans le cas de supports d'échan- tillon classiques que le procédé d'analyse ne conve- nait pas pour une telle détermination. Il y avait sur- - tout des différences considérables au niveau du temps de déclenchement du signal et de l'absorption intégra- le, provenant apparemment des différences de vitesse de réchauffage de l'échantillon. Selon les auteurs, les supports d'échantillon usuels sont réchauffés non seulement par le rayonnement, mais également par la conductibilité thermique et par effet Joule. Pour résoudre ce problème, on a proposé de développer des supports d'échantillon réchauffés uniquement par rayonnement et qui pouvaient être maintenus dans une 263144 8 position reproductible dans le four tubulaire en gra- phite. Un support d'échantillon présentant une plus petite surface de contact avec l'enveloppe du four tu- bulaire en graphite que le support d'échantillon car- ré, classique est la "plate-forme Pin". Ce support d'échantillon repose sur une réduction des surfaces de contact par des appuis en forme de tiges sur la surfa- ce-enveloppe du four. Toutefois, cette solution pré- sente quelques inconvénients qui interdisent une uti- lisation générale. La position du support d'échantil- lon dans le four tubulaire en graphite n'est pas fixée de manière nécessaire, si bien que la position précise dans le four tubulaire dépend de l'habileté du manipu- lateur et il n'est pas possible d'éliminer complète- ment le réchauffage du support par effet Joule et en- fin les appuis frontaux limitent considérablement le choix du matériau pour un tel support d'échantillon. Les supports d'échantillon munis de tiges ne se fabri- quent que dans des types particuliers de graphite par exemple des carbones de verre qui sont d'un usinage difficile et ne peuvent être fabriqués à la même pure- té que les autres types de graphite. Le graphite le plus pur utilisé en général pour fabriquer les sup- ports d'échantillon permet de réaliser que des sup- ports avec des appuis larges en forme de rails à cause de leur résistance plus faible, supports qui ont des surfaces de contact importantes avec l'enveloppe du four tubulaire en graphite et se traduisent ainsi par un flux de courant plus important à travers le sup- port. La présente invention a ainsi pour but de créer un support d'échantillon réalisé en un type de graphite quelconque qui se place dans une position re- productible à l'intérieur d'un four tubulaire en gra- phite de façon que lors du réchauffage du four, le support ne soit traversé par aucun courant électrique. Ce problème est résolu par un dispositif du type ci-dessus de manière que les segments d'extrémité du support d'échantillon présentent une largeur plus grande que la section moyenne et viennent dans des fentes qui sont réalisées dans la surface frontale du four tubulaire en graphite et maintiennent le support d'échantillon à une certaine distance de l'enveloppe du four. Les fentes partant des surfaces frontales du four tubulaire ont avantageusement une section rectan- gulaire ou trapézoïdale et s'étendent principalement de manière parallèle à l'axe du four. Le support d'échantillon qui présente une section médiane rectan- gulaire, plate dans laquelle sont usinées une ou plu- sieurs cavités pour recevoir des échantillons, compor- te des segments d'extrémité ayant une plus grande lar- geur que le segment central. Les segments d'extrémité plus larges pénètrent dans les fentes partant des sur- faces frontales lorsqu'on introduit le support d'é- chantillon dans le four tubulaire. Le support d'échan- tillon est fixé dans l'espace par cette suspension et il est maintenu à une certaine distance de l'enveloppe du four tubulaire pour que le passage du courant et le flux thermique entre le four tubulaire et le support d'échantillon soient très petits. Grâce à la suspen- sion, on fixe sans équivoque et de manière reproducti- ble la position du support d'échantillon dans le four tubulaire. Même les manipulateurs les moins habiles pceuvent changer les supports d'échantillon sans utili- ser d'outils spéciaux. Le four tubulaire et les supports d'échan- tillon sont réalisés dans n'importe quel type de gra- phite comme par exemple du graphite électrique, du graphite pyrogénique ou un carbone de verre. De maniè- re préférentielle, le support est fabriqué dans le graphite le plus pur obtenu à partir de graphite élec- trique qui soit facile à usiner et présente la pureté nécessaire. En surface, le support peut être revêtu de manière connue d'une mince couche de graphite pyrogé- nique ou être profilé avant tout pour contrôler la mouillabilité par la substance d'analyse. On glisse le support d'échantillon dans le four froid ou préchauffé et on le réchauffe pratique- ment exclusivement par rayonnement, de sorte qu'en particulier la montée en température dans l'échantil- lon, la vaporisation et l'atomisation du produit d'analyse se règlent et se contrôlent par l'alimenta- tion électrique du four tubulaire en graphite. Dans le cas d'un programme d'analyse, prédéterminé, la disper- sion du temps de déclenchement des signaux est très faible et la répétitivité des mesures est extrêmement bonne. Les supports d'échantillon sont réalisés en des types de graphite ou de carbone qui correspondent aux différentes conditions d'analyse et présentent par exemple une certaine porosité, dureté ou pureté. Il n'y a pas de limitation à du carbone de verre comme dans le cas de la "plate-forme Pin", connue. Des essais effectués avec le dispositif ont montré en plus des avantages décrits, un autre perfec- tionnement qui est particulièrement important dans la correction de base de Zeeman. L'ensemble du dispositif est soumis à un champ magnétique intense et les oscil- lations qui sont engendrées sont en partie suffisam- ment intenses pour faire sortir le support d'échantil- lon du four tubulaire en graphite. Des supports d'échantillon qui sont maintenus par des liaisons ne modifient pas leur position par rapport au four tubu- laire en graphite et conviennent également pour ce procédé d'analyse. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide du dessin qui montre dans l'unique figure, un support d'échantillon et un four tubulaire en graphi- te. Le support d'échantillon i comporte un seg- ment central 2 et des segments d'extrémité 3 et 3' qui sont plus larges que le segment central. Pour recevoir l'échantillon, le segment 2 comporte une cavité 4 usi- née en forme d'auge. Le support d'échantillon 1 s'in- troduit à travers le perçage 9 dans le four tubulaire en graphite 5 et cela dans le plan d'une section prin- cipale; on l'abaisse et les segments d'extrémité 3, 3' s'engagent dans les fentes 7, 7' en forme de rainu- res réalisées dans les surfaces frontales 6 du four tubulaire 5. Les surfaces 12, 12' des segments d'ex- trémité 3, 3' s'appliquent contre les arêtes 13, 13' et le segment central 2 est maintenu à une certaine distance de l'enveloppe du four 5. REVENDICATION Four tubulaire en graphite comportant un support d'échantillon subdivisé en segments pour la spectroscopie par absorption atomique, four caractéri- sé en ce que les segments d'extrémité (3, 3') du sup- port d'échantillon (1) ont une largeur supérieure au segment central (2) et viennent prendre dans des fen- tes (7, 7') réalisées dans les surfaces frontales (6, 6') du four tubulaire en graphite (5) et maintiennent le support d'échantillon (1) à une certaine distance de l'enveloppe (5) du four.