Anwendung der Ionenstrahl- und Plasma?tztechnik in der elektronischen Feinstrukturierung und ihre analytische Problematik anhand praktischer Erfahrungen

Zusammenfassung Die Herstellung feinstrukturierter Schaltungen in der Elektronik hat zu neuen Strukturierungsverfahren geführt, die heute im Produktionsmaßstab eingesetzt werden. Im folgenden Beitrag wird die Ionenstrahl- und Plasmaätztechnik in ihren Prinzipien und ihrer praktischen Anwendung dargelegt.

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Application and analytical problems of ion beam etching and plasma etching in structuring of electronic devices

Summary The manufacturing of fine line geometries in electronic circuits requires new technologies. This paper describes principles and practical applications of ion milling and plasma etching.

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Für anregende und hilfreiche Beiträge in einer Reihe von Erörterungen danken die Autoren Herrn Gerhard Lässing und Herrn Dr. Frank Stephany von der Firma AEG-Telefunken, Heilbronn.     

Analyse von Adsorptionsschichten auf Edelstahlblechen

Zusammenfassung Die elementare Zusammensetzung von Adsorptionsschichten auf Edelstahlblechen, die bei der Reinigung mit verdünnter Salpetersäure gebildet werden, wird durch oberflächenanalytische Methoden ermittelt. Die Schichtzusammensetzung kann durch Zusatz von Phosphorsäure verändert werden. Mit steigender Phosphorsäurekonzentration im Reiniger verringert sich die Stickstoffkonzentration in den Adsorptionsschichten. Parallel dazu wird eine Verbesserung des Korrosionsschutzes erzielt, was aus der Bestimmung des Materialabtrags der Edelstahlbleche bei Korrosionsversuchen folgt.

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Analysis of adsorption layers on stainless steel sheets

Summary The elemental composition of adsorption layers on stainless steel sheets produced by cleaning with diluted nitric acid is determined using surface analytical methods. The composition of the adsorption layers is modified by addition of phosphoric acid. Increasing amounts of phosphoric acid in the cleaning agent reduce the nitrogen concentration in the adsorption layers. In parallel an improvement of the corrosion protection is achieved. This is determined by measuring the material loss of the steel sheets in corrosion tests.

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Für die AES-Untersuchungen und Auswertungen danken wir herzlich den Herren Dr.Bubert und Dr. Garten, Institut für Spektrochemie und angewandte Spektrochemie, Dortmund.     

Das polarographische Verhalten von Thoriumsalzen in Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid

Zusammenfassung Wasserfreie und kristallwasserhaltige Thoriumverbindungen geben sowohl in Dimethylformamid als auch in Dimethylsulfoxid analytisch verwertbare Wellen. Die Lage der Halbwellenpotentiale (bezogen auf die gesättigte wäßrige Kalomelelektrode), die Natur der Grenzströme, die Art der Abscheidungen und der Einfluß von Wasser werden beschrieben.

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Summary Anhydrous and hydrated thorium compounds give in both dimethylformamide and dimethylsulfoxide polarographic waves, which can be used for analytical determinations of Th^IV. Details are given for the half-wave potentials (vs. aqueous saturated calomel electrode), the nature of the limiting currents and the influence of water.

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Herrn Prof. Dr. M. von Stackelberg zum 70. Geburtstag gewidmet.

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Für die Überlassung von Dimethylsulfoxid wird der Union Rheinische Braunkohlen und Kraftstoff AG., Wesseling, gedankt.     

Das polarographische Verhalten von Thorium verbindungen in 1,2-Propandiolcarbonat und N,N-Dimethylacetamid

Zusammenfassung Es wird das polarographische Verhalten von Thorium (IV)-Verbindungen in 1,2-Propandiolcarbonat und N,N-Dimethylacetamid untersucht. Die Lage der Halbwellenpotentiale (gegen die wäßr. gesätt. Kalomelelektrode), die Art der Grenzströme, die analytische Verwertbarkeit der Wellen und der Einfluß von Wasser werden beschrieben.

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Anhydrous and hydrated thorium compounds were investigated polarographically in both propanediol-1.2-carbonate and N,N-dimethylacetamide. The half-wave potentials (vs. aqueous saturated calomel electrode), the nature of the limiting currents, the analytical applicability of the waves and the influence of water are described.

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Mit 3 Abbildungen     

Laborautomation und Labordatenverarbeitung: Zielsetzungen und L?sungswege aus der Sicht eines industriellen Analysenlabors

Zusammenfassung Drei Beispiele für Automatisierung und Rechnereinsatz im analytischen Labor (eine automatische Dampfraumanalytik, eine Dichteapparatur und ein Rechnersystem für Labordatenverwaltung) zeigen den Stand der Laborautomation und Labordatenverarbeitung in einem größeren analytischen Industrielaboratorium sowie Leitsätze und Richtlinien für die Auswahl und den Einsatz von Analysengeräten und Rechnern.Der Automatisierungsgrad der Laborausstattung wird vom Anteil wiederkehrender Routineproben bestimmt. Die Entwicklung von universellen Analysenmethoden für die Untersuchung auch unterschiedlicher Proben erhöht den Automatisierungsgrad.Der Rechnereinsatz in den Laborbereichen rentiert sich bei komplexen Meßsignalauswertungen, aufwendiger Probenorganisation und zum schnellen Ergebnistransport. Für die Lebensdauer von etwa 10 Jahren muß die Rechnerhardware der technischen Entwicklung folgen können. Bedienerfreundliche, den Arbeitsabläufen im Labor angepaßte Programmabläufe motivieren die Mitarbeiter.

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Laboratory automation and laboratory data management: Aims and solutions from the viewpoint of an industrial analytical laboratory

Summary Three typical examples for laboratory automation and data processing (automatic head-space gas chromatography, density measurements, and a laboratory information management system) are described. They illustrate the situation in a large industrial analytical laboratory and outline some general principles for the selection and utilization of analytical instruments and computers.The degree of automation is normally determined by the number of repetitive routine samples. Additional rationalization can be achieved by developing generally applicable methods which allow automatic processing of more widely differing samples.Computers offer distinct advantages in complex signal processing, sample administration, and fast data transfer. Only such hardware should be selected that will not become obsolete for a projected lifetime of at least 10 years. User-friendly programs that closely follow the entrained working routines motivate the laboratory personnel.

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Vortrag während der Internationalen Tagung für Biochemische und Instrumentelle Analytik, München 10.–13. 4. 1984; Kurzfassung: Fresenius Z Anal Chem (1984) 317:608

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Laborautomaten und Labordatenverarbeitung können die analytische Arbeit erleichtern, aber nicht den Analytiker ersetzen.     

Effect of some anionic surfactants on the stability of oxytetracycline hydrochloride stabilized emulsion

Summary The zeta potential of oxytetracycline hydrochloride stabilized emulsion flocculated by the addition of anionic surfactants has been calculated. The interaction energies of these emulsions have also been evaluated and the stability discussed in the light of D. L. V. O. Theory. The energy barriers, thus obtained, were very high, which prevented the occurrence of flocculation in primary minima. The flocculation could, however, occur in the secondary minima. The flocculation studies were carried out haemocytometrically and the degree of aggregation (D) calculated. In order to account for the observed values ofD, the effective Van der Waals constant of the system should be 2.3 x 10^-13 erg. The binding parameters and free energy of adsorption have also been calculated.

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Zusammenfassung In der Arbeitr wird über die Berechnung des Zetapotentials von Emulsionen berichtet, die mit Oxytetracyclinhydrochlorid stabilisiert und durch Zusatz von anionischen Tensiden geflockt wurden. Auch die Wechselwirkungsenergien werden abgeschätzt und die Stabilität im Licht der DLVO-Theorie diskutiert. Die so erhaltenen Energiebarrieren sind sehr hoch und verhindern eine Flockung im primären Minimum. Die Flockung könnte jedoch im sekundären Minimum erfolgen. Die Untersuchungen wurden durch Flockungsstudien ergänzt, ebenso durch Berechnung von Bindungsparametern und der freien Energie der Adsorption.

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With 6 figures and 4 tables     

Zur Stabilisierung der S?ule elektrischer Lichtb?gen in der Spektralanalyse

Zusammenfassung Es wird ein Überblick über die verschiedenen Maßnahmen zur Stabilisierung von Lichtbögen gegeben. Die einzelnen Methoden werden erläutert und dabei die Unterschiede zwischen magnetischer Stabilisierung und Wandstabilisierung erklärt. Auf ihre Anwendungen in der Spektralanalyse wird eingegangen. Die vom Maecker-Bogen ausgehende, zum scheibenstabilisierten Lichtbogen für die Lösungsanalyse führende Entwicklung wird an zwei Typen dieser Art gezeigt und der grundsätzliche Unterschied in der Aerosolzuführung beider Geräte betont. Die für die Spektralanalyse wichtigen und neuartigen Eigenschaften des scheibenstabilisierten Bogens werden genannt und auf die bis jetzt gewonnenen ausgezeichneten analytischen Erfahrungen hingewiesen.

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Summary The different methods for stabilizing electric arcs are reviewed and explained, and the differences between magnetic stabilization and wall stabilization are elucidated. The application in spectral analysis is dealt with. The development, starting from the Maecker arc and leading to the disc-stabilized arc for the analysis of solutions, is demonstrated with two types of this kind and the fundamental difference in the aerosol supply of both devices is emphasized. The new and for spectral analysis important properties of the disc-stabilized arc are described and the hitherto excellent analytical experiences are pointed out.

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Herrn Prof. Dr. H.Kaiser zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Mikroanalytische Probleme bei der Weiterverarbeitung von Stahl

Zusammenfassung Bei den Verfahren zur Weiterverarbeitung und Oberflächenbehandlung von Stahl spielt die Güte der Oberfläche naturgemäß eine entscheidende Rolle. Das Studium von Reaktionen an Oberflächen, die Untersuchung von Oberflächeneffekten und die Aufklärung von Störungsursachen im Ablauf dieser Verfahrensschritte stellen neuere Aufgaben des in der Stahlindustrie tätigen Chemikers und Analytikers dar.An einigen Beispielen wird gezeigt, daß in vielen Fällen mit Hilfe von spektrographischen, röntgenfluoreszenzanalytischen und coulometrischen Verfahren bei entsprechender Arbeitstechnik derartige mikroanalytische Probleme gelöst werden können. Der Einsatz der Elektronenstrahl-Mikroanalyse ist wegen der hierbei an die Probenoberfläche zu stellenden Anforderungen nicht immer möglich. Durch die Anwendung der IR-Spektroskopie können oft zusätzliche Informationen gewonnen werden.

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Microanalytical problems in the steel industry

Summary For the procedures and surface treatment of steel the quality of the surface is always of great importance. The study of effects and reactions on surfaces and the clearing of causes of faults during these processes represent newer problems for the analytical chemist in the steel industry.In this paper some examples are given in order to demonstrate that such microanalytical problems can be solved in many cases by the use of spectrographic, X-ray fluorescence, and coulometric methods. The use of the electron microprobe is not always possible as to the requirements of the surface of the samples. By the application of IR spectroscopy it is possible to get in special cases additional information.

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Vortrag anläßlich des VI. Internationalen Symposiums für Mikrochemie, Graz, 7. bis 11. September 1970.

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An der Durchführung der Untersuehungen waren die Herren Dr.L. Schmitz, Dr.K. Ohls, Dr.W. Loose undIng. G. Becker beteiligt.     

Determination of heavy metals in sea water and in marine organisms by flameless atomic absorption spectrophotometry

Summary An ultraquick light-beam oscillograph has been used to track the growing and destruction of the atomic cloud in a graphite tube atomizer. In view of the results obtained it was stated that the analytical signal is mainly determined by the stepwise growing of the atomic cloud and its simultaneous destruction by thermal expansion of the inert gas from the tube. Thermodiffusion and recondensation seem to be much slower processes. The dependence of the analytical signal on the settings of the atomizer or the presence of matrix components and on thermal ballast like the L'vov platform is discussed in view of the above thesis. Finally, some proposals are made to overcome the matrix effects by separating the atomization process from the heating and thermal expansion of the surrounding inert gas. For this purpose atomizers with two separate electric current circuits are recommended.

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Bestimmung von Schwermetallen im Meerwasser und in marinen Organismen durch flammenlose AtomabsorptionsspektralphotometrieXV. Matrixeffekte in Graphitrohr-Atomisatoren und Wege zu ihrer Überwindung

Zusammenfassung Ein schneller Lichtpunktschreiber wurde eingesetzt, um das Entstehen und den Abbau der Atomwolke in einem Graphitrohr-Atomisator zu verfolgen. Aufgrund der erhaltenen Ergebnisse wird geschlossen, daß das analytische Signal im wesentlichen durch das allmähliche Wachsen der Atomwolke und deren gleichzeitigen Abbau infolge thermischer Ausdehnung des Inertgases im Rohr bestimmt wird. Thermodiffusion und Rekondensation verlaufen offenbar langsamer. Die Abhängigkeit des analytischen Signals von den Geräteeinstellungen, von der Gegenwart bestimmter Matrixkomponenten und von thermischem Ballast wie der L'vov-Plattform wird im Lichte der o.a. These diskutiert. Schließlich werden einige Wege zur Behebung der Matrixabhängigkeit vorgeschlagen. Sie zielen auf eine möglichst weitgehende Trennung der eigentlichen Atomisierung vom Erhitzen und Sichausdehnen des umgebenen Inertgases. Hierzu werden Atomisatoren mit zwei getrennten elektrischen Heizkreisen vorgeschlagen.

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XIV. Mitt. Fresenius Z Anal Chem (1982) 310:254–256

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Presented at the Colloquium Spurenanalytik, Konstanz, 7.–9.4. 1981     

Untersuchungen zur Anwendung des Eichzusatzverfahrens

Zusammenfassung Die Anwendung des Eichzusatzverfahrens zur Eliminierung von Analysenfehlern durch Eichkurvenschwankungen wird mit Hilfe der statistischen Fehlerrechnung untersucht. Gleichungen und Diagramme zum Vergleich der Reproduzierbarkeit von Analysenergebnissen bei Anwendung des Zusatz verfahrens und bei Auswertung der Messungen nach einer festgelegten Eichkurve sowie zur Beurteilung des Einflusses der relativen Größe des Zusatzes auf die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse werden angegeben. Zur Prüfung auf systematische Fehler und für eine rasche qualitative Gesamtbeurteilung der Brauchbarkeit des Zusatz-Verfahrens im speziellen Fall wird die Anwendung des aus der Spektralanalyse bekannten Streudiagramms empfohlen.

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Summary The application of the standard addition method for elimination of analytical errors caused by fluctuating calibration curves is investigated using mathematical statistics. Formulas and diagrams are given to compare the reproducibility of analytical results obtained by the standard addition method and by using a fixed calibration curve, and to estimate the influence of the relative quantity of addition on the reproducibility of the analytical results. It is recommended to use the scatter diagram known from emission spectroscopy to discover systematic errors and as a rapid qualitative test of the usefulness of the standard addition method.

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Die Verff. sind Herrn Dr. rer. nat. J. Barthel vom Institut für angewandte Physik der Reinststoffe Dresden der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin für seine Unterstützung bei der Klärung der mathematischen Fragen zu besonderem Dank verpflichtet.     

Comparison of gas-liquid chromatography, mass fragmentography, and isotope dilution-mass spectrometry for determination of pentobarbitone in human plasma

Summary Comparative studies of gas-liquid Chromatographic, mass fragmentographic methods, and isotope dilution-mass spectrometric assay for the quantitative determination of pentobarbitone in human plasma, are described. Butabarbitone is used as internal standard for the measurement of the drugs by gas-liquid chromatography and mass fragmentography, and deuterated pentobarbitone is used for quantification by the isotope dilution-mass spectrometric method.For analysis, the plasma samples are buffered to pH 4 and extracted on Clin-Elut columns with diethyletherethylacetate (11).Absolute and analytical recoveries of the drugs from plasma and reproducibility of the results are discussed.

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Gas-Chromatographie, Massen-Fragmentographie und Isotopen-Verdünnungs-Massenspektrometrie — Ein Methodenvergleich zur Bestimmung von Pentobarbital im Plasma

Zusammenfassung Ein Methodenvergleich zur quantitativen Bestimmung von Pentobarbital im Plasma mittels Gas-Chromatographie und GC-MS, einschließlich Isotopenverdünnung-Massenspektrometrie, wird beschrieben.Für die gas-chromatographische und massenfragmentographische Analyse wird Butabarbital als interner Standard und für die Quantifizierung bei der GC-MS-Methode mit Hilfe der Isotopen-Verdünnung, wird deuteriertes Pentobarbital verwendet. Die Plasmaproben werden auf pH 4 gepuffert und über Clin-Elut-Säulen mit Diethylether-Ethylacetat (11) extrahiert.Die absolute und analytische Wiederfindung sowie Präzision und Reproduzierbarkeit der einzelnen Verfahren werden diskutiert.

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Part of the work was presented at the 29th Kongreß der Deutschen Gesellschaft für Laboratoriumsmedizin, Hamburg 1985     

Discharge of nickel ions in presence of zinc ions

Summary The present results confirm conclusively the inference drawn earlier [2] regarding the role of adsorption of zinc ions on the basis of galvanostatic studies on solid substrates which is also the conclusion drawn by Yurev and Volkov [3] by their recent work on solid substrates.

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Zusammenfassung Bei galvanostatischen Untersuchungen an festen Medien über die Bedeutung der Adsorption von Zinkionen konnten die Ergebnisse einer früheren eigenen Arbeit [2] sowie der Arbeit von Yurev u. Volkov [3] bestätigt werden. Aufgrund potentiodynamischer und potentiostatischer Versuche mit der Quecksilber-Tropfelektrode konnte festgestellt werden, daß die Abscheidungsgeschwindigkeit von Nickel aus Nickelbädern durch Zusatz von Zinkionen herabgesetzt wird. Die Vorteile einer Quecksilber-Tropfelektrode für solche Untersuchungen werden aufgezeigt und interessante Besonderheiten im Verhalten der Strom-Zeit-Kurve während des Wachstums des Tropfens diskutiert.

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Dedicated to Prof. Dr. M. von Stackelberg on his 70th birthday.     

Thermal evolution of selenium before its determination in copper metallurgy dusts and slags

Summary The best conditions for volatilization of selenium as SeO₂ from readily fusible materials containing macroquantities of Fe, Cu, Pb and Zn has been worked out. The addition of magnesium oxide was used to prevent samples from fusing to the quartz boats used, and to facilitate selenium dioxide evolution. Good results were obtained for determination of Selenium in lead slag and electric furnace dust.

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Thermische Freisetzung von Selen vor dessen Bestimmung in Stäuben und Schlacken bei der Kupjermetallurgie

Zusammenfassung Die besten Bedingungen für die Verdampfung von Selen als SeO₂ aus leicht schmelzenden Makromengen Fe, Cu, Pb und Zink enthaltenden Materialien wurden ermittelt. Der Zusatz von Magnesiumoxid verhindert das Verschmelzen der Proben mit dem Quarzschiffchen und erleichtert die Freisetzung von SeO₂. Gute Ergebnisse wurden bei der Bestimmung von Selen in Bleischlacken und im Staub elektrischer Öfen erhalten.

     

Kombinierter Nachweis von 14C-markierten Eiwei?stoffen und Aminos?uren nach S?ulen-Chromatographie an Sephadex

Zusammenfassung Es wird eine säulen-chromatographische Methode beschrieben, die mit kontinuierlich arbeitenden, registrierenden Meßgeräten gleichzeitig die UV-Absorption, die Radioaktivität und pH-Kurve von Aminosäuren, Peptiden und Proteinen zu erfassen gestattet. Nach Sammeln des Eluats in Fraktionen kann außerdem die Ninhydrinanfärbbarkeit der freie Aminogruppen enthaltenden Verbindungen gemessen werden. Hiermit ist auf einfache Weise die Möglichkeit gegeben, den Einbau von Prolin in Weizeneiweiß im Verlaufe der Reifung zu verfolgen.

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Combined detection of ¹⁴C-labelled proteins and amino acids after column chromatography on sephadex. II

With chromatography on gel columns a method has been developed which makes it possible to registrate continuously and simultaneously the UV-absorption, the radioactivity and the pH-curve of amino acids, peptides and proteins with an analyzing system. After the eluat has been collected in fractions the ninhydrin reaction can be carried out. In this way the incorporation of proline in wheat protein is measurable during ripening period in a simple way.

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Nr. 3209 der Veröffentlichungen der Bundesforschungsanstalt für Getreideverarbeitung.     

Kapillar-gas-chromatographische Trennung aller isomeren n-Hexene,n-Hexadiene und n-Hexine mit Arneel SD als stationärer Phase

Zusammenfassung Es wird die Anwendung von Arneel SD als stark selektive Flüssigphase bei der Lösung von schwierigen Analysenproblemen im Bereich der C₆-Kohlenwasserstoffe beschrieben. Am Beispiel der vollständigen Auftrennung eines Gemisches aller isomeren n-Hexene, n-Hexadiene und n-Hexine mit einer 200 m langen Stahlkapillare wird die Leistungsfähigkeit der stationären Flüssigkeit gezeigt und der Vorteil dieser Methode gegenüber bisher bekannten Trennverfahren diskutiert.

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Capillary gas-chromatographic separation of all isomeric n-hexenes, n-hexadienes and n-hexines with Arneel SD as the stationary phase

Summary The use of Arneel SD as a strongly selective liquid phase in solving difficult analytical problems with C₆-hydrocarbons is described. The efficiency of the liquid phase is shown using a stainless steel capillary 200 m long. A complete separation of a mixture of all isomeric n-hexenes, n-hexadienes and n-hexines is obtained. The advantages of this method are compared to known separation processes.

     

Anwendung der elektrothermalen AAS zur Spurenbestimmung von Blei und Cadmium in Knochen

Zusammenfassung Die nach der Mineralisierung von Knochen vorhandene Calciumphosphat-Matrix stört die direkte Spurenbestimmung von Cadmium und Blei mit Hilfe der elektrothermalen AAS. Die Atomisierung der Matrixelemente Calcium und Phosphor wird in Abhängigkeit von der Temperatur und der Art des Aufschlußverfahrens untersucht. Damit wird gezeigt, wie die zu bestimmenden Elemente Cadmium und Blei wegen ihrer leichteren Flüchtigkeit durch Anwendung relativ niedriger Atomisierungstemperaturen direkt im Graphitrohr von der Matrix abtrennbar sind. Die vorherige Anwendung eines Extraktionsverfahrens kann so vermieden werden.

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Trace determination of Pb and Cd in bones by electrothermal AAS

Summary The presence of calcium phosphate as matrix after the mineralization of bones influences the trace determination of cadmium and lead by electrothermal AAS. The atomization of the matrix elements calcium and phosphorus is investigated as a function of temperature and method of decomposition. It is shown that cadmium and lead can be separated from the matrix directly in the graphite tube using a relatively low atomization temperature because of their smaller volatility. Thus, a preceding extraction process can be avoided.

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Die Autoren danken dem Fonds der Chemischen Industrie für seine finanzielle Unterstützung dieser Arbeiten.