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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen quantitativen lichtoptischen Strukturanalyse von mikroskopischen Präparaten mittels photoelektrischen Abtastens der Lichtintensität eines sich bewegenden Präparates gemäss dem Prinzip der Integration nach der Punktmethode.
Es ist bekannt, dass Angaben über die quantitative Vertretung der Komponenten eines mikroskopischen Präparates durch Addieren der den einzelnen Komponenten entsprechenden Abschnitte auf den sich nicht schneidenden Geraden in der Ebene des Präparates gewonnen werden können, d. h. durch lineare Integration oder durch Addieren der gleichmässig über die Ebene des Präparates verteilten Punkte, die auf die einzelnen Komponenten entfallen, weil die Verhältnisse zwischen den Summen der Abschnitte oder Punkte den Volumenverhältnissen der Komponenten in dem Präparat entsprechen.
Die gegenwärtig gebräuchlichen Verfahren zur Bestimmung der angeführten Grössen durch Handregistrierung bei ständiger Beobachtung des Präparates mittels eines Mikroskops sind sehr anstrengend und zeitraubend. Die neuerdings verwendete Planimetrierung der einzelnen Gesichtsfelder mittels einer Fernseheinrichtung beschleunigt zwar die Arbeit beträchtlich, verlangt aber auch ständig eine Bedienungsperson.
Die neueste Vorrichtung, die zur quantitativen Strukturanalyse von mikroskopischen Präparaten benutzt wird, ist vor allem zur Gewinnung von Informationen über die Grösse von Partikeln konstruiert. Dabei wird photoelektrisch stetig ein enges ausgeblendetes Lichtbündel eines Bildes des sich gleichmässig bewegenden Präparates abgetastet und die Zeit des Durchganges des Bildes der einzelnen Körner durch die Öffnung der Blende des Photo-Elektronenvervielfachers gemessen.
Zur quantitativen Strukturanalyse kann diese Vorrichtung so benutzt werden, dass die Gesamtzeit des Durchganges der Bilder von Partikeln der einzelnen Komponenten durch die Öffnung der Blende getrennt registriert wird, was im wesentlichen dem Abtasten nach der Methode der linearen Integration entspricht. Die Nachteile dieser Vorrichtung zum Zwecke der quantitativen Analyse von mikroskopischen Präparaten sind deren grosse Dimensionen und deren Kostspieligkeit.
Die oben angeführten Nachteile sind durch das erfindungsgemässe Verfahren beseitigt, welches darin besteht, dass in regelmässigen Zeitabschnitten die Lichtintensitäten kleiner Flächen des sich gegenüber dem Objektiv des Mikroskops gleichmässig bewegenden Präparates wechselnd in zwei zueinander senkrechten Richtungen photoelektrisch abgetastet und getrennt als elektrische Impulse ihrer Grösse nach addiert werden, wobei durch Wahl der Abtastfrequenz und der Geschwindigkeit und Grösse der Bewegung des Präparates eine gleichmässige Verteilung der abzutastenden kleinen Flächen über die ganze Fläche des Präparates erreicht wird, bei einer beliebig wählbaren Entfernung dieser Flächen.
Die Vorrichtung für die automatische quantitative Strukturanalyse von mikroskopischen Präparaten zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens besteht aus einer Einrichtung zum Bewegen des Präparates unter dem Objektiv des Mikroskops und aus einer Einrichtung zur Umwandlung eines ausgeblendeten Lichtsignals, das durch photoelektrische Abtastung des Präparates gewonnen wird, in numerische Informationen.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus einem Photoelement mit einer Blende, einem Tastkreis, der mit seinem Eingang entweder direkt oder über einen Verstärker an den Ausgang des Photoelementes angeschlossen ist, und aus Impulsamplitudendiskriminatoren, die mit ihren Eingängen entweder direkt oder über einen Verstärker an den Ausgang des Tastkreises und mit ihren Ausgängen an Speicherkreise angeschlossen sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt.
Die Zeichnung zeigt ein Blockschema der Vorrichtung zur Umwandlung des ausgeblendeten Lichtsignals, das durch photoelektrische Abtastung der Lichtintensität des Präparats gewonnen wird, in numerische Informationen unter Benutzung eines Photoelementes.
Diese Vorrichtung zur Umwandlung des ausgeblendeten Lichtsignals in numerische Informationen besteht aus einem Photoelement--l--mit einer Blende--2--und aus einem Tastkreis--3--, der mit seinem
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Eingängen an den Ausgang des Tastkreises--3--entweder direkt oder über einen Verstärker-6--und mit ihren Ausgängen an Speicherkreise--7--angeschlossen sind.
Das Bild des gleichmässig sich bewegenden Präparates wird mittels des Mikroskops mit einer sehr kleinen Öffnung auf die Blende projiziert, deren Grösse so gewählt wird, dass sie zirka l der Fläche des Präparates abbildet. Die durch die Blende begrenzte Lichtintensität des Strahles wird in regelmässigen Zeitintervallen auf photoelektrischem Wege in elektrische Impulse umgewandelt, deren Amplitude der Lichtintensität proportional ist. Dies ergibt eine Abtastung einer Reihe von gleichmässig entfernten kleinen Flächen, d. h. von Punkten, die auf der Geraden liegen. Regelmässige Wiederholung in parallelen Geraden dieser Abtastung der kleinen Flächen ergibt ein Netz von Lichtpunkten der Fläche des Präparates.
Die Analyse mittels der Punktmethode erfordert eine gleichmässige Verteilung der Punkte, wobei ihre Entfernung nicht grösser sein soll als die mittlere Grösse der Körner im Präparat. Deshalb ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Präparates, die Grösse des Seitenvorschubes und die Abtastfrequenz veränderlich, und durch deren Kombination wird die maximale Abtastgeschwindigkeit im Hinblick auf die Rauhigkeit des Präparates erreicht.
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Die weitere Verarbeitung der gewonnenen Impulse besteht im getrennten Addieren derselben nach deren Grösse in Kanälen, deren Höhe und Breite immer vor der Analyse gemäss den optischen Eigenschaften der festgelegten Komponente eingestellt werden.
Die Anzahl der aufgezeichneten Impulse, die den einzelnen Komponenten entsprechen, sind proportional den Inhalten der Komponenten im Präparat.
Die Vorrichtung zur Umwandlung des photoelektrisch abgetasteten Signals in numerische Informationen ist mit dem Photoelement-l-versehen, auf welches über die Blende --2-- das am sich bewegenden Präparat reflektierte oder durch dasselbe durchgehende Licht fällt. Die der Intensität des einfallenden Lichtes
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--4-- anBeispiel : Die quantitative lichtoptische Strukturanalyse eines mikroskopischen Präparates mit einer mittleren Korngrösse von ungefähr 50 jut wurde erfindungsgemäss durchgeführt. Das mikroskopische Präparat besteht aus Körnern der Komponente A, der Komponente B und der Komponente C, z. B. Galenit, Sphalerit und Quarz. Nach dem Rückstrahlvermögen der einzelnen Komponente des Präparates wurde die Grösse und Breite der Kanäle für die einzelne Komponente A, B und C eingestellt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Präparates und die Abtastfrequenz wurden so eingestellt, dass die Entfernung der abgetasteten Punkte 50 but sein soll.
Zugleich wurde auch die Grösse der Querverschiebung eingestellt und die Entfernung der einzelnen Reihen der
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Kanalzähler für die Komponente A 2000 Punkte, für die Komponente B 4000 Punkte und für die Komponente C 4000 Punkte registriert. Der prozentuelle Volumeninhalt der Komponente A ist dadurch 20%, der Komponente B 40% und der Komponente C auch 40%.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur automatischen quantitativen lichtoptischen Strukturanalyse von mikroskopischen Präparaten mittels photoelektrischen Abtastens der Lichtintensität eines sich bewegenden Präparates gemäss dem
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Zeitabschnitten die Lichtintensitäten kleiner Flächen des sich gegenüber dem Objektiv des Mikroskops gleichmässig bewegenden Präparates wechselnd in zwei zueinander senkrechten Richtungen photoelektrisch abgetastet und getrennt als elektrische Impulse ihrer Grösse nach addiert werden, wobei durch Wahl der Abtastfrequenz und der Geschwindigkeit und Grösse der Bewegung des Präparates eine gleichmässige Verteilung der abzutastenden kleinen Flächen über die ganze Fläche des Präparates erreicht wird, bei einer beliebig wählbaren Entfernung dieser Flächen.