DE1084059B - Vorrichtung zur Teilchenzaehlung - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Teilchenzählung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Zählung und Größenbestimmung von Teilchen, bei der ein Muster gemäß einer Reihe paralleler Zeilen von einem Lichtfleck abgetastet wird, der von einer Elektronenstrahlröhre herbeigeführt werden kann, und von einer Photozelle elektrische Signale erzeugt werden, die den Unterbrechungen des Lichtflecks durch die Teilchen entsprechen, während eine zeilengemäß arbeitende Speichervorrichtung zum Aufzeichnen der Zahl der Unterbrechungen vorgesehen ist, welche die Teilchen in einer Abtastzeile herbeiführen, bis die nächste Zeile abgetastet wird.
• Bei solchen Vorrichtungen kann eine gesamte Zählung der Teilchenzahl im Muster auch dann erzielt werden, wenn diese Teilchen verschiedene Größe haben, da bei der zeilengemäß arbeitenden Speichervorrichtung sämtliche Unterbrechungen mit Ausnahme der ersten (oder letzten) eines großen, zwei oder mehr Abtastzeilen überlappenden Teilchens beseitigt werden, so daß ein solches Teilchen nur einmal gezählt wird.
• Zur Erzielung einer Zählung der Teilchen ihrer Größe nach, d. h. einer Zählung der Teilchen, die je zu einer bestimmten Größengruppe gehören, wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen. Wenn z. B. ein Teilchen zum ersten Mal (oder zum letzten Mal) gesehen wird, so wird der Abtastfleck zur Prüfung des Teilchens festgehalten, bevor man den Fleck seine normale Abtastbewegung fortsetzen läßt.
• Die Erfindung bezweckt, verbesserte Mittel zur Durchführung von Teilchenzählungen in einem Muster ihrer Größe nach einzusetzen. Zu diesem Zweck besitzt nach der Erfindung ein Teilchenzählapparat der obenerwähnten Art ein Verzögerungssystem mit einer kürzeren Laufzeit als die Periode der Abtastzeile, zur Wiedergabe des Signals, das sich aus der ersten Unterbrechung durch ein mehr als eine Zeile überlappendes Teilchen ergibt, und zum Regenerieren dieses Signals während aufeinanderfolgender Unterbrechungen durch das Teilchen. Ferner sind Mittel zum Vergleich der Dauer jeder dieser Unterbrechungen mit einem bestimmten Zeitintervall sowie Mittel zum Zuführen eines Zählsignals an einen Zählapparat vorgesehen, wenn die Dauer des Signals größer als das erwähnte Zeitintervall ist.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung, in der Fig. 1 im Blockschema die Schaltung eines Teilchenzählers nach der Erfindung darstellt und Fig. 2 einen Teil eines Musters mit einem (großen) die Abtastzeilen unterbrechenden Teilchen darstellt. In Fig. 1 besteht der Lichtfleckabtaster aus einer Elektronenstrahlröhre 1 mit den zugeordneten Ablenkvorrichtungen 2, welche das Elektronenstrahlbündel ein rechteckiges Raster auf dem Leuchtschirm beschreiben läßt. Eine Linse bzw. ein Linsensystem 3 fokussiert das Bild des Lichtflecks auf das Muster 4, und ein weiteres optisches System 5 richtet das durch das Muster hindurchgehende Licht auf eine Photozelle 6. Der Ausgang der Zelle 6 wird von einem Verstärker 7 verstärkt, und die verstärkten Signale gehen durch eine Formvorrichtung 8 zu einer Koinzidenzschaltung 9 und einer Verzögerungsleitung 14. Diese Verzögerungsleitung kann z. B. von der Magnetostriktionsart sein und eine Verzögerungszeit dT haben, die ein Bruchteil der Abtastzeilenperiode T ist. Der Ausgang dieser Verzögerungsleitung wird auf eine weitere Verzögerungsleitung 15 übertragen, welche gleichfalls von der Magnetostriktionsart sein kann und eine Verzögerung gleich T-8T ergibt. Der Ausgang der Verzögerungsleitung 15, der in Wirklichkeit den Ausgang der Formvorrichtung 8 (um eine Zeit T verzögert) darstellt, wird der Koinzidenzschaltung 9 zugeführt, welche bei Unterbrechung des Abtastflecks durch ein Teilchen das erste Mal einen Impuls erzeugt. Es liegt aber keine Ausgangsspannung vor, wenn zwischen dem Signal des abgetasteten Teilchens und dem verzögerten Signal, welches die Abtastung desselben Teilchens in der vorhergehenden Zeile wiedergibt, eine Koinzidenz besteht.
• Zur, Erzielung einer Teilchenzählung in einem Muster ihrer Größe nach wird der Zählimpuls, der im Punkt a (Fig. 2) von der Koinzidenzschaltung erzeugt wird, durch eine Verzögerungsleitung 16 geleitet, die eine Verzögerungszeit T-dT hat, was etwas weniger als die Abtastzeilenperiöde T ist, so daß dieser Impuls im Punkt b in der nächsten Abtastzeile 2 aus der Verzögerungseinrichtung 16 heraustritt. Dieser heraustretende Impuls wird zu einer bistabilen Schaltung 10, 11 geführt, so daß diese in einen stabilen Zustand geführt wird. Am Ende der Unterbrechung des Teilchens im Punkt c führt das Signal der Vorrichtung 8 die bistabile Schaltung 10, 11 wieder in ihre Ausgangslage zurück. Beim Zurückführen des bistabilen Kreises 10, 11 in die ursprüngliche Lage erzeugt dieser einen Impuls, der gleich dem Impuls ist, der von der Koinzidenzschaltung 9 abgegeben wird. Dieser Impuls wird wieder dem Tor 18, dem Tor 17 und der Verzögerungsleitung 16 zugeführt und bewirkt, wenn der Abtastfleck beim Abtasten der ersten Zeile den Punkt d erreicht hat, ein neues Umschalten des bistabilen Kreises 10, 11. Ein weiterer Impuls wird in der bistabilen Schaltung erzeugt, wenn die dritte Zeile in c endet, und dieser Vorgang von Zirkulieren und Regenerieren von Impulsen setzt sich fort, bis der Rand des Teilchens den Punkt f erreicht hat. Der dem Punkt f entsprechende verzögerte Impuls erscheint im Punkt g in der Zeile 7 (Fig. 2), aber die bistabile Schaltung 10, 11 wird vom Signal der Vorrichtung 8 in ihrer Lage gehalten, da kein Unterbrechungsteilchen vorhanden ist. Die Impulse können somit nicht aufs neue zirkulieren.
• Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß der ursprüngliche, von der Koinzidenzschaltung 9 im Punkt d erzeugte Zählimpuls durch das Speichersystem geführt wird und am Ende jeder Unterbrechung durch das Teilchen aufs neue erzeugt wird. Dem erneuten Durchgang des Impulses kann am Ende jeder Unterbrechung durch ein einfaches Tor ein Ende bereitet werden. z. B. durch das Tor 18, welches auf die bistabile Schaltung 10, 11 folgt. Wenn nun jede Unterbechung ihrer Länge nach geprüft wird, z. B. mittels einer zeitbestimmenden Vorrichtung, die beim Anfang jeder Unterbrechung in Wirkung tritt und nach einer bestimmten Zeitperiode ein Stufensignal erzeugt, so kann dafür gesorgt werden, daß, wenn die Stufe innerhalb der Unterbrechungsperiode erzeugt wird, ein erneutes Zirkulieren des Impulses nicht stattfindet und dem Zähler 12 ein Zählimpuls zugeführt wird.
• Fig. 1 zeigt einen zu diesem Zweck dienenden Zeitselektor 13, dessen Eingang das Signal der Vorrichtung 8 zugeführt wird. Der Ausgang des Selektors 13 wird dem Tor 18 und auch dem Tor 19 zugeführt, welches sich öffnet, wenn sich das Tor 18 schließt. Wenn also die Zeitperiode des Selektors 13 auf eine bestimmte Länge eingestellt ist, so wird unter Berücksichtigung der Abtastgeschwindigkeit über das Tor 19 von der bistabilen Schaltung 10, 11 aus ein Zählimpuls nur durch diejenigen Teilchen mit einer Unterbrechung größer als die eingestellte Länge dem Zähler 12 zugeführt. Wie oben beschrieben wurde, wird beim Schließen des Tors 18 ein erneuter Umlauf des Impulses von der bistabilen Schaltung 10, 11 aus verhütet, so daß, obzwar weitere Unterbrechungen eines Teilchens durch das Abtastbündel möglich sind, nachdem die Zählung erfolgt ist, die Verzögerungsleitung 16 oder der Zähler 12 auf diese Unterbrechungen nicht weiter anspricht.
• Dadurch, daß die Periode des zeitbestimmenden Kreises 13 nacheinander stufenweise geändert wird, kann die Größenbestimmung der Teilchen in einem Muster erzielt werden, da bei jeder Einstellung eine Zählung sämtlicher Teilchen mit größeren Unterbrechungen als die Einstellung erfolgt.
• Zur Erzielung einer Gesamtzählung der Teilchen in einem Muster, unabhängig von ihrer Größe, kann der Ausgang der Koinzidenzvorrichtung 9 mittels eines Handschalters Si direkt auf den Zähler 12 gerichtet werden. Der Schalter S1 ist mechanisch mit dem Schalter S2 verbunden, der den- Ausgang des Tors 19 gegenüber dem Zähler isoliert.
• Obzwar die Wirkung der Schaltung an Hand nur eines Teilchens beschrieben wurde, ist es einleuchtend, daß die gleiche Wirkung bei jedem in den Abtastzeilen unterbrochenen Teilchen auftritt.

Claims (4)

1. PATENTANSPROCHE_ 1. Vorrichtung zur Zählung und Größenbestimmung von Teilchen, bei der ein Muster gemäß einer Anzahl paralleler Zeilen von einem Lichtbündel abgetastet wird, und am Ende jeder Unterbrechung des Bündels durch ein Teilchen ein Impulssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulssignal einer Schleife zugeführt wird, die ein Verzögerungssystem (16) enthält mit einer kürzeren Laufzeit als die Periode einer Abtastzeile, und eine bistabile Schaltung (10, 11), welche beim Erscheinen des Impulses in eine Bereitschaftslage gebracht wird und am Ende der nächsten Unterbrechung des Bündels in die Anfangslage zurückgeführt wird, wobei sie einen Wiederholungsimpuls abgibt, der wieder die Schleife durchläuft, so daß das Signal während aufeinanderfolgender Unterbrechungen des Bündels beim Abtasten eines mehr als eine Zeile überlappenden Teilchens regeneriert wird, und ferner ein auf den Anfang jeder Unterbrechung ansprechender Selektor (13) vorhanden ist, welcher nach einem bestimmten Zeitintervall einen Impuls abgibt, der die Schleife unterbricht, wodurch ein Zählsignal einem Zähler (12) zugeführt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zeilengemäß wirkende Speichervorrichtung (9, 14, 15) zum Beseitigen sämtlicher Unterbrechungen des Abtastbündels durch ein Teilchen, mit Ausnahme der ersten.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zeilengemäß wirkende Speichervorrichtung (9, 14, 15) eine Verzögerungsleitung (14, 15) mit einer Laufzeit gleich der Abtastzeilenperiode sowie eine Koinzidenzvorrichtung (9) besitzt, der die Signale der Verzögerungsleitung und des Lichtbündelabtasters (6, 7, 8) zugeführt werden.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem auf den Anfang jeder Unterbrechung ansprechenden Selektor (13) erzeugte Zeitintervall einstellbar ist zur Zählung Teilchen verschiedener Größe.