DE1698537A1

DE1698537A1 - Vorrichtung zum studium von in einer fluessigkeit suspendierten teilchen

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Publication number: DE1698537A1
Application number: DE19601698537
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-08-19
Filing date: 1960-08-18
Publication date: 1973-01-04
Also published as: DE1698537B2; GB968491A; GB968493A; US3295059A; GB968494A; FR1505302A; GB968492A; NL136578C; CH420669A; NL254739A; DK133067C; DE1698537C3; DK133067B

Description

V/allace Henry COULTER, Chicago/IT.S.A.

"Vorrichtung zum Studium von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen".

Die Erfindung bezieht sich auf das Problem Teilchen zu analysieren und im besonderen auf eine Vorrichtung zum Zählen, zur Größenbestimmung und zur Analyse von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen.

Der grundlegende Aufbau einer solchen Vorrichtung ist in dem britischen Patent 722 418 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist eine Tastöffnung in der Wand einea Isoliergef^äßes, wie z.B. eines Reagenzglases, in der Nähe des Bodens vorgesehen. Diese Tastöffnung besitzt einen Durchmesser in der Größenordnung von einigen bis mehreren hundert Mikron, je nach Art der Teilchen, die zu untersuchen sind. Hs wird eine Suspension der Teilchen in einer geeigneten Flüssigkeit hergestellt, deren elektrischer Widerstand je Volumeneinheit von der der Teilchen verschieden und deren Verdünnung bekannt ist, wenn eine genaue Zählung oder Bestimmung der Konzentration der Teilchen erfolgen soll. Wenn

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erforderlich wird der Flüssigkeitswiderstand geändert, um einen ausreichenden Unterschied gegenüber dem Widerstand der Teilchen zu erhalten. Ein aweites Isoliergefäß, wie z.B. ein Glasbecher, ist ebenfalls mit der Suspension gefüllt und die Tastöffnung des ersten Gefäßes taucht in die Suspension im zweiten Gefäß ein. Zwischen den beiden Gefäßen wird eine Druckdifferenz hergestellt, so daß die Suspension über die Tastöffnung von dem zweiten oder äußeren Gefäß in das erste oder innere Gefäß fließt. Wenn mit der Vorrichtung die Teilchen gezählt werden sollen, ist die Fließgeschwindigkeit der Suspension durch die Tastöffnung zu bestimmen.

Zwischen den beiden Gefäßen wird ein elektrischer Stromfluß hergestellt. In die Suspensionsbehälter sind hierzu Elektroden eingehängt oder es kann in bestimmten Fällen durch geeignete Mittel ein elektrisches Feld erzeugt werden. Die einzige flüssige und elektrische Verbindung zwischen den Suspensionsmengen verläuft über die Tastöffnung.

Die Teilchen, welche untersucht werden können, sind mikro- oder makroskopisch, z*B. Blutzellen, Bakterien und viele andere organische oder biologische Teilchenj os können.aber auch anorganische Teilchen, wie z.B. Tonerde, Metallpulver, Farben, Schlamm, Erdöl-Katalysatoren u.dgl. gezählt und in ihrerGröße bestimmt werden. Die einzige Bedingung ist, daß diese Teilchen klein genug sind, so daß sie mit der

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Flüssigkeit durch die Tastöffnung fließen können und daß ihr Widerstand sich von dem der Flüssigkeit unterscheidet oder unterschiedlich gemacht werden kann. Eine gleichmäßige Verteilung der Teilchen in der Flüssigkeit kann durch Mischen und Bewegen erreicht werden.

Beim Durchgang jedes Teilchens durch die Tastöffnung und für die Dauer des Durchgangs wird sich der Widerstand des Tastöffnungsvolumens ändern, wodurch der Stromfluß oder das elektrische Feld in der Tastöffnung moduliert wird. Das dadurch entstehende Signal wird auf einen Detektor,der entsprechend angeordnet ist und auf solche iinderungen anspricht, gegeben. Nach der vorliegenden Erfindung ist der Detektor ein für Stromänderungen empfindlicher Verstärker mit kleinem Eingangswiderstand, v/elcher mit irgend einer Anzeige-, Meß- oder Registriervorrichtung zusammenarbeitet, wie z.B. Zähler mit optischer Anzeige, Kathodenstrahlröhren, Registrierzähler und Schreibvorrichtungen.

Beim Studium der Teilchen, Vielehe durch eine Tastöffnun^ gehen, hat sich gezeigt, daß die Widerstandsänderung der Tastöffnung beim Durchgang eines Teilchens proportional zum Volumen ν des Teilchens ist, wenn der Querschnitt des.Teilchens wesentlich kleiner als der Querschnitt der Tastöffnung und der Durchmesser des Teilchens kleiner als die der Tastöffnung ist.

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Die bekannte Vorrichtung besaß einen Detektor, welcher einen Verstärker umfaßt, an dessen Eingang eine Spannung e_Q angelegt wurde, welche die beim Durchgang eines Teilchens durch die Tastöffnung erzeugte Spannungεanderuns darstellt.

Jedes Teilchen, das durch die Tastöffnung geht, erzeugt im Verstärker ein Signal in Form eines Impulses, welcher gezählt oder zur Messung der Impulsamplitude auf einen entsprechenden Stromkreis gegeben wird. Die Zahl der empfangenen Signale pro Hüssigkeitsvolumen steht in Beziehung zu der wirklichen Konzentration der Teilchen, vorausgesetzt, daß die Verdünnung der Suspension bekannt ist. Desgleichen steht durch geeignete Eichung die Signalstärke In Beziehung zum Teilchenvolumen und der Auswertstromkreis kann so bemessen werden, daß die Teilchengröße bestimmt werden kann. Auf das Zählergebnis werden statistische Korrekturen angewendet, um einen Ausgleich für Einzelsignale zu schaffen, die beim gleichzeitigen Durchgang von Teilchen durch die Tastöffnung entstehen.

Bei der bekannten Vorrichtung wurden αie Signale verstärkt und auf eine Kathodenstrahlröhre gegeben, so daß der Teilchendurchgang.auf der Kathodenstrahlröhre als senkrechter Ausschlag gegenüber einer waagrechten Grundlinie aufgezeichnet wurde. Die Einstellung einer Schwelle ermöglichte es, daß nur Signale einer gewissen Stärke sum Zählwerk gelangen, was dar Zählen von Teilchen einer gewissen Große

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oder die Bestimmung von Teilchen verschiedener Größe unabhängig von ihrer Anzahl ermöglichte.

Bei dem bekannten Gerät wird bereits ein Jj¹IUs sigke it smeßwerk verwendet, wobei auf das innere die Tastöffnung aufweisende Gefäß ein Vakuum wirkt, so daß die Suspension von dem äußeren Gefäß durch die Tastöffnung gezogen wird und die Teilchen, die sich in der Suspension im äußeren Gefäß befinden, durch die Tastöffnung in das innere Gefäß eintreten. Durch Anwendung einer äußeren Vakuumquelle wird die Queck- * silbersäule in einem Manometer im einen Schenkel hochgezogen, worauf das äußere Vakuum abgesperrt wird, so daß die Quecksilbersäule sich im Manometer wieder ausgleichen kann. Der eine Arm des Manometers steht mit dem inneren Gefäß in Verbindung und sobald die Quecksilbersäule sich im Manometer ausgleicht, zieht sie Suspension aus dem inneren Gefäß nach, wodurch die Suspension aus dem äußeren Gefäß durch die Tastöffnung in das innere eintritt. In dem vYeg der Quecksilbersäule befinden sich zwei Elektroden und das Quecksilber selbst ist geerdet. Wenn die eine Elektrode in Kontakt mit der sich ausgleichenden Quecksilbersäule kommt, wird ein Stromkreis zur Erde geschlossen, welcher das Zählwerk einschaltet, und wenn die zweite Elektrode von der Quecksilbersäule erreicht wird, wird ein zweiter Stromkreis zur Erde hergestellt, welcher das Zählwerk wieder ausschaltet.

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Obzwar mit dem bekannten Gerät in der Praxis die Teilchenanalyse zufriedenstellend ausgeführt werden kann, ist seine Anwendung durch bestimmte Nachteile beschränkt.

Durch die Erfindung sollen im wesentlichen folgende Nachteile der bekannten Vorrichtung beseitigt werden:

1. Die Belastung der Tastzone oder Tastöffnung durch die Stromzufuhr verringert das Signal am Verstärkereingang .

2. Der Widerstand der Tastoffnung schwankt stark mit mehreren, beim Betrieb der Vorrichtung auftretenden Faktoren, was zur Folge hat, daß die Tastöffnungs-

spannung E_Qr. (s. nachstehende Gleichung 1) schwankt, ap

Hierdurch schwankt auch die Signalspannung e . Sine WiderstandsSchwankung macht bestimmte durch zur Stromquelle in Reihe liegende Widerstände gelieferte Korrekturen für die Tastöffnungs-Belastungserscheinungen unwirksam.

3» Der Fehler in der Proportionalität der Signalstärke zum Teilchenvolumen, wenn die Teilchengröße im Verhältnis zur Tastöffnungsgröße zunimmt, verursacht größere Fehler, wenn eine bestimmte öffnung für verschiedene Teilchengrößen verwendet werden soll und beeinträchtigt die Anwendungsmöglichkeit einer bestimmten Tastöffnungsgröße zum Studium von suspendierten Teilchen sehr unterschiedlicher Größe.

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Sin Hauptziel de'r Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen Ilachteile zu beseitigen. Ein anderes Ziel der Srfindung ist es, eine Vorrichtung zur Analyse von Teilchen zu schaffen, welche im Grundprinzip wie die bekannte aufgebaut ist, aber viel anpassungsfähiger, stabiler, verläßlicher und einfacher ist,· wobei die Eichung derselben im wesentlichen unabhängig von den Y/iderstands änderung en der Tastöffnung ist.

Die erstrebte Einfachheit der Vorrichtung soll im wesentlichen die bisher erforderlichen komplizierten Eichungsverfahren, Tabellen und Berichtigungen ausschalten, die bei der bekannten Vorrichtung erforderlich waren.

Bei der bekannten Vorrichtung war eine größe Anzahl von Stromkreisen zum Spannungsregulieren erforderlich, von denen jeder eine bestimmte Funktion hatte. So mußte die den Tastöffnungsstrom liefernde Spannung konstant gehalten werden, und es war außerdem notwendig, eine konstante Spannungsquelle für die Schwellenstromkreise zu verwenden. Änderungen der ITetzspannung, Belastungserscheinungen der Tastöffnung und der Ersatz von Bestandteilen der Vorrichtung machte eine Neueinstellung aller spannungsregelnden Stromkreise erforderlich, um während des Betriebes der Vorrichtung die Proportionalität zwischen Signalstärke und Impulsvolumen beizubehalten. Dies -,νar Tnit einer Eichung verbunden.

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Bin Ziel der Erfindung ist es, die Proportionalität zwischen Signalstärke und Teilchenvolumen durch Benutzung einer gemeinsamen Stromquelle, welche die Spannungen für die Schwellenkreise und den Tastöffnungsstromkreis liefert, beizubehalten. .

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei welcher zwei einstellbare Schwellenkreise vorhanden sind, so daß ein Schwellenwert gewählt werden kann, durch den die darunter liegenden Impulse unterdrückt werden. Der zweite Schwellenwert kann so eingestellt werden, daß darüber liegende Impulse unterdrückt werden, wodurch nur die zwischen diesen beiden Schwellenwerten liegenden Impulse gezahlt und ausgewertet werden. Nach der Erfindung soll es ferner möglich sein, den Zählkreis durch einen Nein-Impuls auszuschalten, wenn die ansteigende Flanke eines Teilchenimpulses den oberen Schwellenwert überschreitet und den Zählkreis einschaltet, wenn die abfallende Flanke des Teilchenimpulses unter den unteren Schwellenwert sinkt. Nach der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung vorhanden, welche den den Zählkreis einschaltenden Impuls zur Freigabe des den Nein-Impuls erzeugenden Stromkreises benutzt.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, einen besonderen Verstärker zu schaffen, welcher die Fähigkeit besitzt, nach Sättigung infolge des Durchgangs von äußerst großen

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Teilchen sofort wieder arbeitsbereit zu sein, wodurch die Vorrichtung imstande ist, auf sehr unterschiedliche Impulsstarken mit einem Minimum von Verzerrungen, Abweichungen oder falschen Ergebnissen anzusprechen. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, einen gleichstromgekoppelten Verstärker mit hohem Verstärkungsgrad zu liefern, bei dem das Gleichstrompotential beibehalten und stabilisiert wird durch die am Ausgang des Verstärkers auftretende Spannung sehr niedriger Frequenz, welche zu dem dort vorhandenen Gleichstrompotential in Beziehung steht und zum Teil zwecks Jinderung der Gittervorspannung zum Eingang zurückgeführt wird, wodurch das Null-Potential automatisch geregelt wird. Der Verstärker enthält ferner Mittel zum Stabilisieren der Grundlinie, wenn äußerst starke Signale durchgehen, um zu vermeiden, daß sehr kleine Signale verloren gehen.

Die Erfindung betrifft weiter das Problem, das eich durch unmittelbar nacheinander durchgehenden Teilchen ergibt, welche Impulse erzeugen, die so rasch aufeinander folgen, daß dem Nein-Stromkreis keine Zeit zur Rückkehr in die Ausgangsstellung verbleibt, bevor der zweite starke Impuls ankommt. Beide Impulse überschreiten die obere Schwelle, aber nur der erste wäre imstande ein Ansprechen des Zählkreises zu verhindern. Nach der Erfindung wird der Zählkreis bei Ankunft eines zweiten starken Signals selbsttätig arbeitsunfähig ge-

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macht und zwar für eine ausreichende Zeit, um eine falsche Zählung zu vermeiden.

Die bereits aufgezählten, bei der bekannten Vorrichtung vorhandenen Nachteile werden nochmals näher erläutert und es wird angegeben, was die Erfindung durch Beseitigung dieser Nachteile bezweckt.

Ss wurde festgestellt, daß folgende mathematische Beziehung gilt:

wobei e » die Signal spannung (Wechselstrom)

B_at> = die Tastöffnungsspannung (Gleichstrom) ν s das Teilchenvolumen V s= das Gesamtvolumen der Tastöffnung v_s = das Schattenvolumen der Tastöffnung, d.h. das Volumen, welches das axial entlang der Tastöffnungslänge projizierte Teilchen einnimmt.

¹ \ ■ \

Aus der Gleichung (1) ergibt sich, daß die

Proportionalität am besten ist, wenn v_g so klein ist, daß es vernachläßigt werden kann, d.h. wenn das Teilchen sehr viel kleiner ist; als die Tastöffnung. Die Verhältniswahl führt einen Fehler ein, sobald der v-Wert im Verhältnis zu V ansteigt. Es ist zu sehen, daß die Signalspannung im direkten Verhältnis zum Teilchenvolumen steht, wenn man annimmt, daß V konstant bleibt, was zutrifft, und ferner daß E_&p konstant

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bleibt. Die Schwierigkeit E_or> konstant zu halten ist mit

ap

dem Problem verbunden, den Widerstand der Tastöffnung konstant zu halten, die erwünschten Ergebnisse können jedoch erzielt werden, indem man E_QT. konstant hält, und die

ay

vorliegende Erfindung zieht in Betracht, daß dies unter gewissen Bedingungen möglich ist, um eine von Widerstandsänderungen in der Tastöffnung unabhängige Signalspannung e zu liefern.

Die bekannte Vorrichtung besaß eine Tastöffnungsctromquelle mit hohem Widerstand, etwa 50 000 Ohm bis 25 Megohm, eine Tastöffnung mit verhältnismäßig geringem Widerstand, etwa von 15 000 0hm und eine Belastung durch den Verstärker von etwa 1 Megohm. Bei dieser Vorrichtung war also der Detektor ^«xatäuköa^ spannungsempfindlich, somit ist es wünschenswert, daß das Verhältnis des Widerstandes von Belastung und Stromquelle zum Tastöffnungswiderstand unendlich ist, was einem offenen Stromkreis entsprechen würde. Gemäß Gleichung (1) hängt die Signalspannung von der an der Tastöffnung abfallenden Spannung ab, welche ihrerseits vom Widerstand der Tastöffnung abhängt. Die Belastung bei der bekannten Vorrichtung schloß den Eingangsgitterableitividerstand einer Vakuumröhre ein, welcher normalerweise in der Größenordnung von 1 oder 2 Megohm liegt.

Gleichgültig welches Verhältnis zwischen dem Taatöffnungswiderstand und dem 7/iderstand der Gleichstromquelle

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und den Verstärkereingang gegeben ist, das Verhältnis ist bei der bekannten Vorrichtung nicht bestimmt genug. Änderungen dee Tastöffnungswiderstandes sind durch viele Faktoren bedingt, einschließlich der Temperatur der Suspension, Leitfähigkeit derselben (welche bei bestimmten biologischen Untersuchungen absichtlich geändert wird), änderungen öer Abmessungen der Tastöffnung, wenn verschiedene innere Gefäße zum Studium von Teilchen verschiedener Art verwendet werden, u.dgl. mehr. Solche Veränderungen verursachen änderungen der Sichung, Abweichungen in der Proportionalität zwischen Impulsstärke und Teilchenvolumen u.dgl. Fernerhin werden die verwendeten Registrierkreise unstabil und unverläßlich.

Die Kachteile des grundlegenden Aufbaus der bekannten Vorrichtung werden nach der Erfindung dadurch überwunden, daß eine regelbare Stromquelle mit praktisch unendlicher Wirkimpedanz eine konstante Stromzufuhr zur Tastöffnung schafft und daß ein stromempfindlicher Verstärker verwendet " v;ird, dessen Bingangswiders tand so niedrig ist, daß er praktisch einen Kurzschluß darstellt. Durch diese Vorkehrungen wird erreicht, daß der Tastoffnungsstrom gegen Widerstandsänderungen jeglicher Art unempfindlich wird, wobei sich der .Widerstand von einigen Ohm bis zu 10.000 Ohm ändern kann, ohne daß dadurch die Signalspannung beeinflußt .vird. Ferner wird der Fehler in üer 1-roportionalität des Signals 2um

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i'oilchenvolumsn bei ^nnahei'ung dew 'x'eilchanvoluiisns c-.u el=':..' ictöffmingsvolumen verringert. ISs wird weiter ir-iö^licht, d^ ij teilch an von sete unterschiedlicher Größe bei c.0"¹IGeIben Meßvoi-gang erfaßt aax'den können, ohne daß ae liobwwnui; ice, u.idere Τειε t öffnung en au verwenden und ciie -..jtron.„.'ci.?e hieran anhupe».-ί/υη. 3ichun^aänderungen und ..ie B'.>riLii".zun?· von Tabellen «ei'ci^n verrinyerb, bav;. t^^iz v„-r'is'lijii. Leüeiibei sei bemeiscc, de.ß bei α er bekanaüen Vorrichtunj· bareitc verbucht viurcle, den Jurrn in der 'üastö::"fiiurir. aiii' annähernd denselben ..ert zu hai υ on, \-iohn eine Hoch.j^annun. squellc :iit einer Anzahl verschiedener ./ider-Cuäiiae in tioihe mit der quelle vor^esehon und je nach Bedarf v.iij - oaer- eingeachultet wurden. Jede solche 7-nderim;_; ori"üru3rte eine andere Eichung inTcl^e des verschiedenen üJnargie bedarf σ durch die verschiedenen Jerte der Heihenw id or s t and e.

Löst man die Gleichung (1) nach dem 'Üastöffnungsstrom ;uf, 20 ergibt sich:

^-' ο ~ ap -^f

wobei i - oignalotrom in Verstärkereingang

(Wechselstrom)

I = Tastöffnungc-ctrom (Gleichstrom)

(die übrigen Faktoren v/ie in Gleichung (1).

IT&ch Gleichung (1), welche für einen Idealaufbau der 'ji-firidun;;;;gemäßen Vorrichtung gilt, ist es praktisch rjch'.vierip- E₀„ konstant zu halten und somit auch schwierig die jJichun;· beizubehalten. L'ach der Gleichung (2) ist der V/ert

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— χ H- —

von ig bestimmt und-fortlaufend jederzeit f es ta teilbar,- da ^j

I _ unabhängig von Widerstands ander unr.: en der Sasböffnung

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gemacht werden kann,

v«'ie erwähnt, ist die dignalstärke bei der bekannten.' Vorrichtung für kleine ΰ eil oh an genügend proportional. .Js gibb einen Faktor, der bai zimehnender Teilchengröße auftritt und einen Fehler mit sich bringt, jedoch liegt ciieser für k VolunenverhülLniszahlen, d.h. für V/v über lOCC, unter 1 -S. Die gleiche Beziehung gilt für die Signale bei der vorliegenden -ji'xindungj jedoch anderb sich der Faktor bei eier bekannten und bei der durch Gleichung (1) dargestellten Vorrichtung infolge erhöhter Spannung bei geringeren Voliraenverhältniszahlen in weit höherem Maße als bei der vorliegenden Erfindung*

Hit anderen v/orten, der Fehler in der Iroportionalibät, welcher mit der Volumenverhaitniszahl zunivinit, ist bei konstantem Tastöffnungsstrom bei einem stroriabhüngigen Verstärker viel geringer als bei einem sparinun_:jsabhangigen Verstärker -.

öer aingangsverstärker besitzt einen niedrigen Einr'.aiigsvviderstand, der im wesentlichen einen Kurzschluß für die ^!lciBtoffnung darstellt, wobei der Singangswidersta.nd jedoch durch die Art des Eingangskreises begrenzt ist. Diese Begrenzung stellt aber in der traxis kein ernstliches Hindernis dar. Die größten Vorteile ergeben sich, wenn der Eingangswid erstand ein Bruchteil des las töffnunge Widers band es- ist.

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Die Erfindung .rird nachfolgend anhand der Zeichnung nüher erläutert:

In den Zeichnungen zeigens ·

Fig.. 1 ein Blockschema der vollständigen erfindungs gemäß en Vorrichtung zur Teilchenanalyse;

Fig. 2 einen stark vergrößerten Teilschnitt der Tastöffnung in dem inneren Probengefäß der Vorrichtung;

Fig. 3 ein Impulsdiagramm, wobei der Anfangsimpuls durch ein zu analysierendes Teilchen beim Durchgang durch die Tastöffnung erzeugt und in den verschiedenen Strom-, kreisen eier Vorrichtung andere Impulse erzeugt.

Fig. 4 ist ein Teil-Blockschema des Vorverstärkers der Vorrichtung nach dem Blockschema in Fig. 1}

Fig. 5 ist ein Schaltschema des Vorverstärkers nach Fig. 4}

Fig. 6 ein Schaltschema der regelbaren Stromversorgung für die Tastöffnung, welches auch das Verhältnis der Spannungsquellen für die Sehwellenstromkreise erkennen läßt;

Fig. 7 ein Schema zur Erläuterung der Stromzufuhr zur Tastöffnung;

Fig. 8 ein behalt schema des Hauptve'rstärkers der Vorrichtung nach dem Blockschema nach Fig. 1;

Fig.» 9 ein Diagramm, welches erkennen läßt, wie bei zwei schnell aufeinanderfolgenden starken Impulsen der zueite Impuls, an der Betätigung des Zählers gehindert wird. ■

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In Fig. 7 stellt der Block 7^- die regelbare Stromversorgung -nach Fig. 6 dar, und zwar den Teil links von dem Schalter,S-I, wobei jedoch der Kondensator C-21 für sich dargestellt ist, der für den Wechselstrom zur Masse 280 (Full-Potential) einen Kurzschluß darstellt. Die Masse muß nicht unbedingt vom Chassis gebildet sein, da der Anodenkreis der Stromversorgung für die Tastöffnung durch die Tastöffnung geöffnet und durch diese geschlossen wird, wie später noch zu sehen.

In die zur Tastöffnung 26 führende Leitung 222-sind Widerstände R-8 und R-9 von ungefähr 100 000 Ohm bzw. 500C Ohm eingeschaltet, wobei die Tastöffnung 26 und der Vorverstärker 86 zumindest bezüglich des zu übertragenden Signals parallel und mit den Widerständen in Reihe geschaltet sind. Der Kondensator G-2 koppelt das Wechselstromsignal, das an der Tastöffnung 26 entsteht,, in den Vorverstärker 86 ein und trennt zugleich den Vorverstärker 86 gleichstrommäßig von der Tastöffnung 26 ab. .

Die regelbare Stromversorgung 74- liefert einen

konstanten Strom und besitzt einen unendlichen inneren Widerstand, so daß der gelieferte Gleichstrom unabhängig von dem Widerstand der Tastöffnung ist und lediglich durch die Widerstände R-8 und it-9 begrenzt wird. Die Widerstände R-8 und R-9 verhindern zugleich, daß das an der Tastöffnung entstehende Signal durch den Kondensator C-21 kurz geschlossen wird. Durch diese Widerstände wird außerdem erreicht, daß der größte Anteil

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des an der Tastöffnung eats teilend en Signals dem Vorverstärker 86 mit kleinem Eingangswiderstand zugeführt wird.

Da die regelbare Stromversorgung 7^ einen stets konstanten Gleichstrom liefert, wird die Gleichstromkomponente des durch die Tastöffnung fließenden Stroms konstant sein und Widerstands änderung en werden keinen Einfluß auf das Signal haben.

Der Eingangswiderstand des Vorverstärkers 86 beträgt ungefähr 4-0 - 50 Ohm, höchstens 100 Ohm und der Widerstand der Tastöffnung wird normalerweise zwischen Einigen Tausend und 75 000 Ohm liegen»

Die erfiiidungsgemäBe Vorrichtung, welche als Blockschema in Hg» 1 dargestellt ist, hat folgende allgemeinen Funktionen zu erfüllen,; wobei diese Funktionen natürlich erweitert -oder verringert werden können ι

Ί, Die zu. analysierenden Teilchen, welche in einer bekannten. Flüssigkeit schweben, so daß eine Suspension mit bekannter Verdünnung entsteht, werden durch eine Tastöffnung getrieben und jedes Teilchen (mit Ausnahme statistisch erfaßbarer gleichzeitiger Durchgänge) erzeugt ein Signal, dessen Stärke in guter Annäherung eine direkte Funktion des Volumens oder der Masse des Teilchens ist,

2»Die Vorrichtung besitzt ein Zählwerk» welches die Anzahl der von der Vorrichtung innerhalb einer bestimmten Zeitspanne wahrgenommenen Impulse angibt.

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Das Zählwerk kann meclianisch, elektronisch, oder eine Kombination von beiden sein und ist sehr leicht auf Mull rückstellbar.

35. Eine Heberanordnung, welche ein Quecksilbermanometer einschließt und den zeitlichen Zählbereich bestimmt, gestattet eine genaue und selbsttätige Messung der zu untersuchenden Suspension. Es können andere Mittel zur Flußkontrolle, Messung und Ein- und Ausschalt-

- 'kontrolle benutzt werden.

4^ Sine Kathodenstrahlröhre zur Wiedergabe der Impulse ist vorgesehen, wobei die Impulse, deren Stärke normalerweise proportional der Teilchengröße ist, senkrechte Ausschläge gegenüber einer waagerechten Grundlinie bilden.

3: Einstellbare Schwellen ermöglichen es, Impulse gewisser Stärken oder Impulse die zumindest zwischen zwei Schwellen liegen, auszuwählen,

6. Es ist eine Stromversorgung "vorgesehen* die einen konstanten Strom liefert j der Vorverstärker besitzt einen kleinen Eingangswiders^andi er verstärkt das von der Tastöffnung gelieferte schwache Signal _% und der Hauptverstärker arbeitet mit einer schnellen Rückkehr zum stabilen Arbeitspunkt.

7· Es sind Alarmmittel vorhanden, welche optische und/oder akustische Zeichen geben, sobald ein zu großes Teilchen die Tastöffnung versperrt oder in ihr stecken bleibt.

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8. Es Ist eine gemeinsame Spannungsquelle für die Schwellen- und Stromregelltreiee vorhanden.

9. Ss ist eine Steuervorrichtung vorhanden, welche für jeden Impuls bewirkt, daß der Zähler ein- oder ausgeschaltet wird,-abhängig von der Impulsstärke und den Schwellenwerten.

10. Wenn erforderlich wird der Impuls mittels elektronischer Schaltelemente umgekehrt, so daß der Ausgang zu den Bild- und Zählkreisen immer ein positives Signal liefert.

Bei der Besprechung der Fig. 1 wird gelegentlich auf Impulsformen für einen typischen Impuls, wie in Fig. 3 von A bis P gezeigt, Bezug genommen, wobei angenommen wird, daß dies ein starker Impuls ist, welcher die obere Schwelle überschreitet und daher nicht gezählt werden soll.

Die in Fig. 1 in der linken oberen Icke dargestellte Vorrichtung, wird nachfolgend als Probengestell bezeichnet, da sie gewöhnlich auf einem Ständer montiert ist. Dieses Probengestell ist im allgemeinen mit 20 bezeichnet und umfaßt im wesentlichen zwei Gefäße 21 und 22 aus einem elektrisch isolierenden Material, wobei das innere eine geschlossene Röhre bildet und das äußere aus einem einfachen Becher besteht, welcher so gehalten ist, daß er zur geschlossenen Röhre hin

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gehoben werden kann,, so daß das untere Ende der Röhre in die in dem äußeren Gefäß 22 enthaltene Flüssigkeit 24 eintaucht. .

In der Wand nahe des Bodens des inneren Rohres 21 ist eine sehr kleine TastÖffnung 26 vorgesehen, deren Durchmesser meist zwischen 20 und 200 Mikron beträgt. Das Rohr 21 ist mit Suspension 28 gefüllt, welche von derselben oder anderer Art sein kann, wie die Flüssigkeit 24. Jn der Flüssig- w keit 24 sind Teilchen suspendiert, deren Anzahl, (Konzentration) oder Eigenschaften man zu untersuchen wünscht. Das obere Ende der Röhre 21 ist über ein Ventil- 30 mit einer Vakuumquelle verbunden und an eine liefervorrichtung, 32 angeschlossen.

.Die Hebervorrichtung 32 umfaßt eine einfache U-förmige Quecksilber-Manometeranordnung, welche ein zur Außenluft hin offenes Überlaufkapillarrohr JA\ einen Meßabschnitt 36, möglichst waagrecht oder nahezu waagrecht und einen senkrechten Abschnitt 38 aufweist, welcher mit dem oberen

^w Ende der Röhre 21 über ein Reservoir 40 verbunden ist.

Die Tastöffnung 26 ist in Fig. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die »iand der Röhre 21 ist nahe dem Boden lait einer Öffnung 42 versehen, über welche eine oaphirplatte 44 aufgeschmolzen ist. Die zentrale Öffnung der Platte 44 bildet die eigentliche Tastöffnung 26 und ihr Durchmesser kann nur -.venire Mikron oder bis zu mehreren hundert Mikron betragen.

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Wirkt auf die flüssigkeit 28 ein Vakuum, so wird die Flüssigkeit 24 durch die Tastöffnung 26 gesaugt und dabei treten die in dieser Flüssigkeit suspendierten Teilchen durch die Tastöffnung 26 hindurch. Bin Teilchen 46 ist in Fig. 2 abgebildet, wie es sich auf dem strichliert dargestellten Weg von dem Gefäß 22 in die Bohre 21 bewegt.

Die Tastöffnung 26 ist die· einzige zwischen dem Inneren der beiden Gefäße 21 und 22 bestehende elektrische und physikalische Verbindung und wenn an die in die Gefäße eingebrachten Elektroden 48 und 50 eine Spannung angelegt wird, kann ein Strom von der einen Elektrode zur anderen nur über die Tastöffnung 26 verlaufen. Bei der bisher bekannten Vorrichtung schwankte der Stromfluß entsprechend dem Widerstand der Tastöffnung. Der Widerstand der Tastöffnung 26 hängt aber ab von der Temperatur, der Ionenkonzentration und anderen Faktoren. Die Teilchen 46 besitzen eine andere Leitfähigkeit als die in der Tastöffnung vorhandene Flüssigkeit und infolgedessen ändern sie den Gesaratwiderstand der Tastöffnung beim Durchgang durch dieselbe. Diese Änderung moduliert die an der Tastöffnung herrschende Spannung und erzeugt ein wahrnehmbares Signal oder im Falle der vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung, bei der die Stromzufuhr zur Tastöffnung konstant gehalten wird und eine schnelle änderung des Spannungsabfalls an der Tastöffnung durch den kleinen Wechselstrom—Eingangs-

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-widerstand des Vorverstärkers verhindert wird, wird der Stromfluß durch die Tastöffnung moduliert.

Das Probengestell 20 liefert modulierte Signale und die Impulse zum Ein- und Ausschalten der Zähl- und Größenmeßeinrichtung, ,ifie die modulierten Signale entstehen wurde bereits dargelegt. Die Ein- und Aussehaltimpulse für die Zähl- und Größenmeßeinrichtung werden mittels Elektroden 25 und 5^ erzeugt, die in dem Meßabschnitt 36 des waagrechten Manometer se henkeis vorgesehen sind. In dem vertikalen Manometerschenkel 38 ist eine Erdungselektrode 56 angebracht.

Im betriebsbereiten Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich das quecksilber, welches dem stark ausgezogenen Teil der Hebervorrichtung 32 entspricht, zunächst im ausgeglichenen Zustand. Wird nun das Ventil 30 geöffnet, versucht die Vakuumquelle die Flüssigkeit 28 abzusaugen. Da die Tastöffnung 26 dem Flüssigkeitsäurentritt einen größeren Widerstand entgegensetzt als der Heber 32, dessen eines Ende offen ist, wird zuerst das Quecksilber in dem Schenkel 38 iiochgezogen. Diesen Vorgang setzt man so lange fort, bis die Quecksilbersäule vollständig üinter die Elektrode 54· getreten ist. Dann wird das Ventil 30 geschlossen und die Quecksilbersäule wird nun absinken, bis sie.sichausgeglichen hat, d.h. in beiden Schenkeln des Hebers gleich hoch stehen. Durch das Absinken der Quecksilbersäule wird Flüssigkeit 24 aus dem

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Becher 22 durch die Tastöffnung 26 in die Eöhre 21 gezogen. Wenn die Quecksilbersäule wieder an die erste Elektrode 54· gelangt, schließt das Quecksilber einen Stromkreis zur Irdungselektrode 56 und damit den Startstromkreis 58. Der "Verbindungsweg" zum Startstromkreis 58 ist mit 60 bezeichnet. Während des Durchgangs des Quecksilbers durch den Meß- oder Zählabschnitt 3>6 wird ein vorbestimmtes Suspensionsvolumen durch die Tastöffnung 26 gezogen. Wenn die Quecksilbersäule die ELektrode 52 erreicht wird der Stopstromkreis 62 über den Verbindungsweg 64 geschaltet.Der Zähler 67 wird nur die Anzahl der Impulse registrieren, welche während der Meßperiode über den Verbindungsweg 63 abgegeben wurden. Werden der Große der Impulse keine Schwellenwerte zugeordnet, vjerden theoretisch alle Impulse gezählt und man erhält die Zahl aller Teilchen, welche während der Bewegung der Quecksilbersäule längs des Meßabschnitts 36 durch die lastÖffnung gingen.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 hat die Meßperiode gerade begonnen.

Der Startimpuls der von dem Heber 32 dem Startstromkreis 58 gegeben wird, besitzt die Form eines positiven Impulses, der an das Gitter eines gasgefüllten Thyratrons angelegt wird, welches durch sein Zünden den Zählkreis einschaltet, in dem es seinerseits einen Verzögerungs-Univibrator (Zeitkippkreis) 66 über die Verbindung 69 schaltet.

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Der Betrieb des Verzogerungs-Univibrators 66 wird später beschrieben. Über die Verbindung 64 wird zur gegebenen Zeit ein Thyratron im Stopstromkreis 62 gezündet, welches die Schirmgitter von Röhren im Impulsverstärker 70 über die Verbindung 72 kurz schließt, so daß die Zählkreise keine Stromzufuhr mehr haben.

Der Regler 74 für die Tastöffnung enthält eine Vakuumröhrenanordnung, welche den Strom durch die Tastöffnung 26 regelt und ihn auf einem vorbestimmten Wert hält, wobei der Strom durch die Ausgangsspannung einer Kraftquelle 76 mit großem Innenwiderstand geregelt wird. Die Verbindung zwischen der Kraftquelle 76 für die öffnungs- und Schwellenstromkreise und dem Regler 74 für den konstanten Strom durch.die Tastöffnung ist mit 78 bezeichnet. Die Spannung der Energiequelle 76 liefert eine Bezugsspannung für den Regler 74. Dieselbe Stromquelle ?6 ist über die Verbindungen 80 bzw. 81 mit den Schwellempotentiometern der unteren und oberen Gleichstrom Kathodenverstärker-Schwellenniveau-Einsteller 82 und 84 verbunden. Dies erübrigt die Verwendung von Spannungsregelröhren und anderen komplizierten Regel- und Einstellorganen im Regler 74 für den Strom durch die Tastöffnung 26 und den Schwellenniveau-Einstellern 82 und 84, weil gewährleistet wird, daß die Spannung an den Schwellenpotentiometern zu der Bezugsspannung am Regler proportional ist«. Netzspannungsänderungen werden die Schwellen- und Reglerkreise in derselben proportionellen Weise

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beeinflussen und infolgedessen wird die Proportionalität der Impulsstärke zu der Teilchengröße bei konstantem Verstärkungsgrad aufrecht erhalten.

Alle Spannungen im erfindungsgemäßen Gerät sind so bemessen, daß sie von einer Hauptenergiequelle 94 erhalten werden können, welche an eine Außenleitung, vorzugsweise über einen Spannungswandler angeschlossen ist, der eine oder mehrere im wesentlichen konstant bleibende Spannungen abgibt* Eine der von der Hauptquelle 94 abgegebenen Spannungen (vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 6 Volt um den Hetzfrequenzbrum auf einem läindestwert zu halten) wird über die Verbindung 93 der Energiequelle 76 zugeführt.

Wie bereits anläßlich der Beschreibung der Fig* erwähnt, sind sowohl der Vorverstärker als auch die Tastöffnung 26 mit dem "Begier 74 verbunden. Der Block 75 in S¹Ig. ist nur aus Bequemlichkeitsgründen eingezeichnet und könnte als solcher das Gestell 20 mit Isolierwiderständen, Umkehrschaltern u. dgl. darstellen und die Verbindungen 87 und 80 sollen lediglich zeigen, daß geeignete Verbindungen zwischen diesen Bestandteilen bestehen.

Das Gerät weist zwei Verstärker auf, als Vorverstärker 86 und Hauptverstärker 88 bezeichnet, welche über die Verbindung 92 miteinander verbunden sind. Der Vorverstärker 86 ist mit der Tastöffnung 26 gekoppelt und besitzt

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einen äußerst kleinen Eingangswiderstand. Der Haupt verstärker 88 besitzt einen hohen Eingangswiderstand, ist jedoch insofern ungewöhnlich, als die Stufen gleichstrommäßig gekoppelt sind, wobei aber die Betriebskonstanten eines Verstärkers beibehalten werden, so daß er sich wie ein Wechselstromverstärker verhält.

Der Vorverstärker 86 schließt eine elektronische Schaltanordnung zu dem Zweck ein, ein Aus gangs signal gleicher Polarität an den Hauptverstärker, unabhängig von der Polarität der Elektroden 48 und 50, zu liefern. Diese Elektroden werden von einem Meßvorgang zum anderen mit umgekehrter Polarität gespeist, wozu ein mit dem Zähler-Rückstellschalter gekuppelter Schalter vorgesehen ist, so daß Polarisationserscheinungen an den Elektrodenoberflächen in den Suspensionen im wesentlichen ausgeschaltet werden. Dies ist erforderlich, da der durch die Tastöffnung fließende Strom ein Gleichstrom ist. Ein dreistufiger Rückkopplungsverstärker übt die erforderlichen Funktionen des elektronischen Sehalters aus, wobei die'Anoden u&d Kathoden der beiden ersten Röhren parallel geschaltet sind. Es wird ein elektronischer Schalter benützt, so daß mechanische Koritakte zum Schalten schwacher Signalspannungen nicht erforderlich sind, wogegen verhältnismäßig hohe Kontrollspannungen, welche keine Signalkomponenten enthalten, durch solche Kontakte, die zur bequemeren Bedienung sich in einer gewissen Entfernung befinden, geschaltet werden können.

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Jedes Gitter ist an die entgegengesetzte Phase eines Phasenumkehrers angeschlossen, welcher vor einer Doppeltriode vorgesehen ist und die eine oder die andere Phase ward gewählt, indem eine hohe Vorspannung, welche von der Stromquelle 9^- abgezweigt werden kann, durch einen Polaritätsumschalter an das Gitter der entsprechenden Triode angelegt wird. Dies wird nächstehend genauer beschrieben.

Der Hauptverstärker 88 besitzt einen hohen Verstärkungsgrad, beispielsweise von ungefähr 5000» Der Ausgangsimpuls wird von dem Hauptverstärker über eine Verbindung 96 an ein Hochpaßfilter und Gleichrichter 98 weitergeleitet* Das filter ist ein kleiner Kondensator in der Größenordnung von 25 Mikfco-Mikrofarad, der eine Diode vorgeschaltet ist.

Der Ausgang lOO mit kleinem Scheinwiderstand, welcher das Signal vom Filter und Gleichrichter 98 über die Verbindung 102 erhalt, ist ein wechselstrommäßig gekoppelter Kathodenverstärkerkreis. Der Ausgangskreis 100 ist erforderlich, um die Schwellenkreise zu steuern und steht daher über die Verbindungen 104- und 106 mit Expanderverstärkern 110 bzw. 108 in Verbindung. Der Ausgangskreis mit geringem Scheinwiderstand verhindert eine Belastung durch die Schwellenkreise, d.h. der untere Schwellenkreis wird nicht den Signalimpuls belasten, wodurch die sichtbare Höhe der oberen Schwelle geändert würde. Der Phasenumkehrer 112 ist

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ein Anodenverstärkerkreis, welcher das Signal über die : Verbindung 114- empfängt und dasselbe über die Verbindung an die Ablenkanoden der Kattodenstrahlöszilloßraphenrohre v/eiterleitet. Andere Ablenkkreise sind mit der Phasenumkehrstufe verbunden.

Der Hauptverstärker 88 steuert über die Verbindung 122 den Störalarmkreis 122. Der Störalarm soll anzeigen, daß die Tastöffnung 26 entweder vorübergehend oder dauernd P verstopft ist. Der Störalarmkreis ist imstande, Impulse kurzer Dauer von Impulsen langer Dauer zu unterscheiden, wobei er die kurzen Impulse unterdrückt und die langen zur Erregung eines Alarmkreis es benutzt. Wenn z.B. ein Schmutzteilchen sich in der Tastöffnung festsetzt, werden in dem Ausgangsimpuls des Hauptverstärkers 88 niedrige Frequenzen enthalten sein, die sonst nicht auftreten. Das "lange" Signal eines Schmutzteilchens wird eine beträchtliche Verschiebung im Gleichstromniveau von Röhren des Verstärkers verursachen und Ausgleichsniederspannungen ergeben. Der Störungsalarmkreis enthält ein Filter, welches Signale unterhalb etwa IC Perioden pro Sekunde durchlaßt und eine hohe Selektivität gegen Signale oberhalb dieser Frequenz besitzt. Ein Sprung würde ein ausreichendes Signal ergeben, um über einen Verstärker einen Haltekreis zu erregen und könnte eine Lampe einschalten, eine Schnarre in Betrieb setzen u.dgl..

Bei einer spezifischen Ausbildung des Störkreisec wird das cturchgelassene Signal an das Gitter einer ihyratron-

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BAD OBlGINAt

■ röhre gelegt und erteilt derselben eine Vorspannung. Diese Röhre stößt einen Kipposzillator an, ;yel eher eine elektromagnetische Membran, Lautsprecher od.dgl. zur Erzeugung eines hohen Tons speist. Die letztgenannte Anordnung umfaßt den akustischen Kreis 124, welcher; mit dem Btöralarmkreis 120 über die Verbindung 125 verbunden ist. Der gleiche akustische Ausgangskreis ist über die Verbindung 125 an einen der elektronischen Zählgeräte der Zähl- und Anzeigevorrichtung 67 angeschlossen, so daß etwa für jeden tausendsten Impuls ein Knacken zu hören ist. Ss ist ein großer Vorteil, wenn ein Knackgeräusch zu hören ist, welches von der Eolgegesehwindigkeit der Impulse abhängt, so daß die Tastschwankungen akustisch wahrgenommen werden können.

Der Störalarm und die akustische Anzeige, abhängig vom Zähler 57 sind zwar vorteilhaft, jedoch für den Betrieb des Gerätes nicht unbedingt erforderlich. Sie erleichtern jedoch den Gebrauch des Gerätes wesentlich. Selbstverständlich 'könnte der Störalarm und die akustische Anzeige auch vorteilhaft bei dem bekannten Aufbau der Analysiervorrichtung verwendet werden.

Es wird nun Bezug genommen auf den Ausgangskreis 100, dessen Hauptaufgabe es ist, öie beiden Sxpanerverstärker 108 und 110 zu steuern. Diese Verstärker werden bis zur Sättigung erregt und ergeben eine lineare Verstärkung nur

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über einen sehr kleinen Bereich, wie z„B« 6 Volt, des von den Ausgangskreis 100 empfangenen Impulses. Dieser 6 Volt-Bereich wird durch die Spannung an den Kathoden von Röhren in den Expanderverstärkern ausgewählt und die Höhe dieser »Spannungen wird durch die Schwellenniveau-Einsteller 32 und S4 kontrolliert. Dieser 6 Volt-Teil des Impulses wird verstärkt und ein Abschnitt durch die · Schwellenwert-Begrenzer 128, 130 ausgewählt, welche über Verbindungen 132 bzw. 13^ .angeschlossen sind. Jeder Expanderverstärker besitzt einen Verstärkungsgrad von ungefähr fünf und steuert die Schwellenwert-Begrenzer durch einen impulsteil. Die Schwellenwert-Begrenzer werden von Faaren von Halbleiter-Dioden gebildet und da"jeder beliebige 6 Volt-Teil des Ausr.angsimpulses benutzt werden kann, ist die Vorspannung an den Schwellenwert-Begrenzern fest. Diese kann durch veränderliche Widerstände oder durch richtig gewählte Fräzisionswid'erstände eingestellt werden.

Der Untersuchungsbereich kann nach Belieben durch entsprechende 7/ahl seiner oberen und unteren Schwelle erweitert werden. , .

Die Schwellenwert-Begrenzer ergeben im wesentlichen einen Rechteckimpuls mit einer Amplitude in der Größenordnung von 2 Volt, verglichen nit den 30 Volt aus dem Expanderverstarker (6 Volt mal Verstärkungsgrad 3) und speisen über die Verbindungen 14-0 bzw. 14-2 die Verstärker 136 und 138, die zur Verstärkung der Hell- und Dunkelsteuerungsimpulse für

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das Kathodenstrahl-rohr 116 dienen. Diese Kreise müssen die Impulse ohne Verzögerung weitergeben können, denn sonst würden die, über die Verbindungen 144 und 146 auf das Kathodenstrahlrohr 116 gegebenen Hell- und Dunkelimpulse nicht mit den entsprechenden Zeitverhältnissen ankommen. Der Verstärkungsgrad der Hell- und Dunkelsteuer-Verstärker ist in der Größenordnung von 15j um das Kathode^strahlrohr mit einem 30 Volt-Impuls zur Hell- und Dunkelsteuerung des Strahls zwischen den beiden Schwellen für die gewählte Dauer zu versorgen. Die Schärfe des Impulses und die kurze Zeitspanne werden dadurch erreicht, daß die Bandbreite dieser Impulsverstärker mehrere Megaheirtz beträgt.

Die Hell- und Dunkelsteuerungs-Verstärker 136 und 138 sind über die Verbindungen 148 und,150 auch an weitere Impulsverstärker 70 und 152 angeschlossen. Ein Netzwerk von Dioden hindert die Röhren der Impulsverstärker daran, Gitterstrom zu ziehen und gewährleistet, daß kleine Impulse in der Hätte dei" Grundlinie der Hell- und Dunkelsteuerungsimpulse nicht verloren gehen. Der Impuls v.drd auf diese Weise in den Impuls verstärkern etwa dreißigfach -.vext erverstärkt. Der ursprüngliche, von den Expanderverstärkern gelieferte Impuls, wird nunmehr beträchtlich weiter verstärkt. Wenn der ursprüngliche Inpuls vom Hauptverstärker nur um einen sehr kleinen V/ert über der unteren Schwelle liegt, wird der Teil des Impulses, welcher über die Schwelle gelangt, ausreichend verstärkt, um den Univibrator (Zeitkippkreis) 66 über die Verbindung 154 auszulösen.

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BAD OBIGJNAt \

Es ist zu beachten, daß zwei dieser Impulsverstärker 70 und 152 mit ihren doppelten Röhrenanordnungen vorhanden sind, so daß es möglich ist, zu zählen oder nicht zu zählen, $e nachdem ob ein Impuls eine oder beide Schwellenwerte überschreitet. Überschreitet er den ersten Schwellenwert und nicht den zweiten, wird er gezahlt, überschreitet er beide Schwellenwerte, wird das Zählen unterdrückt. Dies -- wird auf folgende Weise erreicht:

Each Fig. 3 sind die Impulsformen untereinander auf waagrechte Zeitachsen gezeichnet, jedoch sind die senkrechten Spannungsachsen verschieden. Die Impulsformen stellen die Signale an den verschiedenen Stellen des Gerätes dar.

A stellt das Signal am Hauptverstärker dar, und ist als positiver Impuls 154- gezeigt, dessen Amplitude von einem bis zu 100 Volt betragen und dessen Zeitdauer in der Größenordnung von 20 Mikrosekunden liegen kann. Dieser Impuls wird durch ein Seilchen 46 beim Durchgang durch die Tastöffnung 26 hervorgerufen. Die mit 156 und 158 bezeichneten " Potentiale sind die unteren bzw. oberen Schwellenwerte, welche die Größe der zu untersuchenden Impulse festlegen. Die kritischen Zeitpunkte des Vorgangs liegen bei 160, wenn der Impuls den unteren Schwellenwert und bei 162 wenn er den oberen Schwellenwert überschreitet. Der abfallende Impuls unterschreitet bei 164 den oberen Schwellenwert und bei 166 den unteren. · .

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Der dargestellte Impuls 154-, welcher eine zu große Amplitude besitzt und daher auch den oberen Schwellenwert überschreitet, soll wie verlangt nicht gezählt werden. Lediglich Impulse die unterhalb des Schwellenwertes 158 aber überhalb des Schwellenwertes 156 liegen, sollen registriert werden. Um zu zeigen» wie das erfindungsgemäße Gerät arbeitet, wird aber ein Impuls besprochen, der auch den oberen Schwellenwert 158 überschreitet.

Durch geeignete EÖhrenanordnung wird der obere und untere Teil des vom Hauptverstärker 88 abgegebenen Impulses entsprechend dem von den Schwellenwert-UiveäueinateUern 82 und 84- gegebenen Werten abgeschnitten und nur der Teil zwischen den beiden Schwellenwerten verstärkt, so daß während die Spannung zwischen den Sehwellenwerten 156 und 158 nur· in der Größenordnung von wenigen Volt liegt, so daß der «irksame Ausgangsimpuls an den Expanderverstärkern 108 und 110 in der Größenordnung von/etwa 110 Volt liegt. Die Amplitude der beiden Signale kann dieselbe sein, jedoch die Signaldauer ist verschieden. In Fig. 3 ist das abgeschnittene Signal von dem Expanderverstärker 108 für die untere »Schwelle bei B, das Signal von dem Expanderverstärker HC für die obere Schwelle bei 0 dargestellt.

Sin kleiner Teil der Impulse B und C zwischen den ;:ui'ichlierti-n uinien, der et-.;a 2 Volt beträgt, jedoch wiederum

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von verschiedener Dauer ist, wird ausgewählt und die entstehenden Ausgangsimpulse sind D und E. Diese Funktion wird von den Sehwellenwert-Begrenzern 128 bzw. 130 ausgeübt. Die Impulse werden an die Gitter von Röhren in den Hell- und Dunkel Impuls-Verstärkern 136 und 138 gelegt, welche dieselben auf ungefähr 30 Volt verstärken, wie bei F und G gezeigt. Über die Verbindungen 144 und 146 wird von diesen Verstärkern der Strahl am Schirm des Kathodenstrahlrohres nur für die Dauer des Impulses, während der er sich zwischen den Schwellen 156 und 158 befindet, aufgehellt. Dies geschieht, indem man das an der unteren Schwelle beginnende Signal i¹ zum Hellsteuern des Kathodenstrahls und das an der oberen Schwelle beginnende Signal G zum Dunkelsteuern des Kathodenstrahls benutzt, wobei das erstere an ein Steuergitter der Kathodenstrahlröhre 116 und das letztere an die Kathode derselben angelegt wird.

Ein kleiner Teil jedes der Signale' I? und G, wie durch die gestrichelten Linien angegeben, wird auf die Impulsverstärker 70 bzw. 152 gegeben. Diese Signale werden bei H bzw. I gezeigt, und wie zu sehen besitzt ihre Amplitude nur wenige Volt und ihre Dauer ist immer noch verschieden. Hierdurch wird gewährleistet, daß ein Impuls, welcher die gegebene Schwelle gering überschreitet, genügend verst&rkt wird, um die Zähl- oder Nein-Kreise auszulösen, selbst ^:.;ean er nicht weit genug über die Schwelle reicht, un den Kathodenstrahl hell oder dunkel zu steuern. Das erfind ungs-

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gemäße Gerät ist somit äußerst empfindlich bezüglich der Stärke der Impulse. Das an der unteren Schwelle beginnende Signal H wird in dem Impulsverstärker 70 in einen Reehteckimpuls mit einer Amplitude von etwa IJO Volt verstärkt, wie bei J gezeigt, während das an der oberen Schwelle beginnende Signal I in einen Rechteckimpuls mit einer Amplitude von et?;a 250 Volt verstärkt-wird, wie bei K dargestellt. Beide Rechteckimpulse sind negativ.

Die abfallende Flanke 168 des an der oberen Schwelle einsetzenden Impulses K wird an den Kontroll-Binärkreis 170 über die Verbindung 172 gegeben, nachdem er differenziert wurde um den Auslöseimpuls 374·» wie bei H gezeigt zu liefern. Der Kontroll-Binärkreis kann auch als "Nein-Flip-FlOp" Kreis bezeichnet werden, da er durch den Auslöseimpuls 174- angestoßen wird und die Erzeugung eines Aus gangs impuls es, ?/ie bei P dargestellt, einleitet.

Der Impuls P ist negativ und wird über die Verbindung 178 auf den "Und"-Kreis 176 gegeben. Der Impuls, welcher durch die ansteigende Flanke 180 des Rechteck-Impulses K erzeugt wird, wird durch geeignete vorgespannte Dioden unwirksam gemacht, wie dies bei anderen unerwünschten Impulsen der Fall ist. . -.

Gleichzeitig wird die ansteigende Flanke' 182 des Rechteck-Impulses J, der an der unteren Schwelle beginnt, differenziert um einen Auslöseimpuls 184- zu erhalten, wobei der ursprüngliche durch die abfallende Flanke 186 verursachte

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= Impuls unterdrückt wird. Dieser so erhaltene Auslöseimpuls 184- wird auf den Vibrator 66 gegeben.

Der -auf den "Und""-Kreis gegebene Impuls T schaltet denselben durch Anlegen einer Vorspannung an eine Röhre ab, so daß so lange z.B. der Impuls F vorhanden ist, vom "Und"-Kreis keine Energie abgegeben wird. Es sei daran erinnert, daß dieser Impuls durch Überschreiten der oberen Schwelle eingeleitet wurde-und es, wenn die obere Schwelle. " nicht überschritten worden wäre, keinen Impuls P gäbe, so daß Signale, welche von anderen Kreisen des Gerätes auf den "Und"-Kreis gegeben werden, durchgelassen würden.

Der Auslöseimpuls 184 wird auf den Univibrator (Zeitkippkreis) 66 gegeben, um einen Rechteckimpuls M zu erhalten. Dieser wird über die Verbindung 186 auf den "Und-Kreis" 176 gegeben und der Univibrator (Zeitkippkreis) 66 ist so ausgebildet, daß er einige wenige Mikrosekunden nach dem Auslöseimpuls 184 in den Ruhezustand zurückkehrt. ,Venn ψ der "Und-Kreis" durchlässig ist, wird das Signal M über die Verbindung 188 auf' den Zähler 67 weitergeleitet. Die abfallende Flanke 190 des Impulses M wird differenziert, um einen Auslöseimpuls 192, wie bei 0 gezeigt, zu erhalten, welcher über die Verbindung 19^;+ auf den Kontroll-Binärkreis 170 gegeben wird,=um den "FIiρ-Flop-Kreis" in seinen ursprünglichen Zustand zurückzubringen.

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Ss können drei Arten von Impulsen betrachtet werden, diejenigen die die untere Schwelle 156 nicht überschreiten; diejenigen welche auch die obere Schwelle 158 überschreiten und diejenigen welche gerade zwischen diesen beiden Schwellen liegen. Diejenigen Impulse, welche die obere Schwelle überschreiten, werden unterdrückt, weil der Kontroll-Binärkreis 170 ihn hindert, über den "Und-Kreis" zum Zähler 67 zu gelangen. Diejenigen Impulse, welche die untere Schwelle nicht überschreiten, können keinen Auslöseimpuls 184 erzeugen und werden den Univibrator (Zeitkippkreis) 66 nicht anstoßen. Alle übrigen Impulse werden gezählt.

Wie aus dem Blockschema zu ersehen, kann über eine Verbindung 196 ein Signal vom Kontroll-rBinärkreis 170 auch auf den Univibrator (Zeitkippkreis) 66 gegeben werden, um diesen auszuschalten bis sich der Kontroll-Binärkreis nach dem Impuls P wieder erholt hat. Dies ist wichtig um wesentliche statistische Bestimmungen von gezählten Impulsen zu erhalten.

Man betrachte eine Teilchenansammlung bei welcher ein sehr kleiner Prozentsatz von Teilchen zwischen die zwsi gegebenen Schwellen fällt, wobei der Rest wesentlich größere Teilchen sind, die nicht gezählt werden sollen. Wird durch das Gerät ein einziges unerwünschtes Teilchen gezählt, so stellt dies dann einen beträchtlichen Fehler

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dar, besonders wenn der Prozentsatz der zu zählenden Teilchen ein Bruchteil eines Prozents ist. Dadurch, daß der Univibrator (Zeitkippkreis) 66 unmittelbar nach jedem starken Signal ausgeschaltet wird, ?/ird verhindert, daß ein sofort folgender Impuls gezählt wird, unabhängig davon ob er groß oder klein ist. Die Verteilung der kleineren teilchen ist aber derart, daß die f/ahrscheinlichkeit, ein kleines Teilchen wegen dieser Verzögerung nicht zu zählen, wesentlich geringer ist, als das Zählen eines unerwünschten Teilchens.

> ■ ■

Die 2?ig· 9 stellt zwei solche unmittelbar nacheinander folgende Impulse 154· und 154·· dar. Die kritischen Zeitpunkte des Überschreitens der Schwellen sind dieselben wie bei A in Mg. 3 gezeigt. Die Zeiten für den Impuls 154-' sind mit einem Strichindex versehen. Das Überschreiten der Schwelle 158 zum Zeitpunkt 162 steuert die Erzeugung des Aus-" löseimpulses· 174· und des nachfolgenden Ausschaltimpulses P. Man beachte, daß ein zweiter Impuls 154·' ankommt, der ebenfalls die obere Schwelle 158 überschreitet. Der kritische Zeitpunkt zur Erzeugung»des Ausschaltimpulses ist 62», wogegen der kritische Zeitpunkt zum Zählen des ersten Impulses 166 ist und der wiederherstellende Auslöseimpuls 192 einige Zeit später ankommt. Infolgedessen ist der von dem zweiten Impuls 154·' erzeugte Auslöseimpuls zu einem Zeitpunkt vorhanden, bei welchem die "Flip-Flop-Anordnung" des Kontroll-Binärkreises 170 noch dabei ist, einen.Aussehaltimpuls P zu erzeugen. *

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Zum Zeitpunkt 166* weiffi der Impuls 154» die untere Schwelle 156 unterschreitet, ist der Kontroll-Binärfcreis wieder aufnahmefähig und da kein Auslöseimpuls ähnlich' 174 gegeben wird, ■ würde ein Signal durch den "Und-Kreis" gehen und der Impuls 154' gezählt werden. ·

- Die Anordnung, welche dies verhindert, ist eine Rofugenanordnung,, welche den Univibrator (Zeitkippkreis) ausschältet, nachdem ein starker Impuls 154 auftritt, und zwar fur einen Zeitraum, welcher es gestattet, daß die "Flip-Flop-Anordnung" in die Ausgangslage zurückkehrt und dadurch verhindert, daß impulse welche unmittelbar folgen gezählt werden. Z.B. kann die Ausschaltung des Univibrators (Zeitkippkreis) 66 sich bis zum Zeitpunkt 196 ausdehnen, wodurch der Impuls I54* kein Zählsignal erzeugen kann, y/enn er die Schwelle 156 bei 166' unterschreitet.

Statistische Korrekturen, welche durch Versuche und Berechnungen festgelegt wurden und von der Verteilung und dem gleichzeitigen Durchgang von Teilchen durch die Tastöffnung, abhängen, werden für gewöhnlich auf die Ergebnisse cngeyjendet, und verringern die Folgen des Hichtzählens von kleinen Impulsen bei einer grossen Ansammlung auf ein Mindestmaß. : ...-.'

Anhand der Fig. 6 werden die Proportionalität der

Jif-nale und die konstante Stromzufuhr zur Tastöffnung besprochen.

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V/ie erläutert, waren bei der bisherigen Analysiervorrichtung der Schwellenstromkreis und der TastÖffnungε-Stromkreis unabhängig voneinander und es war schwierig für " beide eine konstante Spannung aufrecht zu erhalten, da jede änderung in dem einen Kreis !fehler in die Proportionalitätsbeziehung zwischen Impulsstärke und Teilchendurchmesser einführt. ..

Nach der vorliegenden Erfindung wird dieselbe Spannungs- f quelle für den Tastöffnungsstromkreis und den Scfcwellenstromkreis benutzt. Infolgedessen v»^rird die Proportionalität der Signale unabhängig von Netzspaimungsänderungen aufrecht erhalten, da dieselben .Änderungen, welche auf den Tastöffnungsstromkreis wirken, auch in den Schwellenstromkreisen auftreten. In dem Blockschema'¹ nach Fig. 1 ist dies gezeigt, indem dieselbe Quelle 76 sowohl für den Regler 74 des Tastöffnungsströme als auch für die beiden Schwellenwert-Einsteller 82 und 84 vorgesehen ist.

^ Nach Fig. 6, weiche das Schaltschema der Stromquelle

und des Reglers 74 für den Tastöffnungsstrom zeigt, liefert der Transformator T-I den Strom für die Tastöffnung und die Schwellenwert-Binsteller. Die Regelung des Stroms zur Tastöffnung wird durch einen Stromkreis erreicht, dessen Gleichstromenergie durch Gleichrichter der Spannungen an den Sekundärwicklungen 3-3 und S-4 des Transformators erhalten ..irci. Die Transformator-Irimärwicklung ist mit P-I bezeichnet. Die

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Sekundärwicklungen Th-I und Th-2 für die Schwellenwert-Einst eil er sind mit den Sekundärwicklungen 3-3 und S-4 sehr eng gekoppelt, wobei die Primärwicklung P-I vorzugsweise auf denselben Teil des Transformatorkerns gewickelt ist, so daß die Kopplung zwischen all diesen Wicklungen sehr eng ist.

Nach der vorliegenden Erfindung ist wesentlich, daß der Strom zur Tastöffnung jederzeit weitgehendst konstant gehalten wird. Dies bezieht sich natürlich auf den Strom innerhalb der Tastöffnung, da der Zufuhrstrom nicht moduliert wird. Ss wurde bereits darauf hingewiesen, daß Änderungen im Widerstand der Tastöffnung die Signalleistung nicht beeinflussen werden, vorausgesetzt, daß der Tastoffnungsstrom konstant gehalten wird.

Dies wird erreicht, indem eine automatische Regelung der Stromquelle, welche alle Änderungen des an die Tastöffnung gelieferten Stroms ausgleicht, vorgesehen wird.

Der Transformator T-I besitzt zusätzlich zu den Wicklungen P-I, Th-I, Th-2 und 3-5 (letztere ist eine Heizspannungswicklung mit, mit durch die Widerstände R-37 und R-40 neutralisiertem Mittelpunkt),'die Wicklungen 3-6, S-3 und S-4. S-S ist eine Hochspannungswicklung, welche mit Hilfe des Gleichrichters D-I und"Filters R-36, 0-21 die positive Spannung für den TastÖffnungskreis und über die Widerstände R-41 und R-42 die positive .'Jpannung für die Gitter 252 der Röhre Y-IO und die Anode 254 der Pentode V-9 die im Schaltschema angegebenen Werte liefor:.

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Die Wicklung 3-3 liefert mit Hilfe der Diode D-2 und des Filters R-43, 0-22 eine positive Spannung für das Schirmgitter 256 der Pentode V—9_f wobei die 7/icklungen S-6 und 8-3 eine gemeinsame Masse haben.

Die Wicklung S-4· erzeugt mittels der Diode D-3 Filters R-44, 0-23 und des Widerstandes R-4-5 und Filters 0-26 eine negative Spannung für das Steuergitter der, Pentode V-9. Die positive Spannung wird an die Kathoden 260 der Röhre V-IO über den Regelwiderstand R-46 gelegt. Der Abgriff des V/ider-Standes R-46 ist mit den anderen Wicklungen 3-3 und 3-6 an deren gemeinsame Verbindung und an die Kathode 262 der Röhre V-9 angeschlossen, .um das Steuergitter 253 mehrere Volt negativ gegen die Fullspannung (OV) vorzuspannen.

Der Widerstand R-46 begrenzt die Strommenge, die der Röhre V-IO zufließt und somit den zur Tastöffnung 2? fließenden Strom. Die ijtoden 251 der Röhre V-IO sind über den Leiter 223 &n den Umpolschalter 3-1 und. mit der Tastöffnung 26, sowie der Verbindung zum Vorverstärker SS verbunden. Der ' Gleichstromkreis ist über die Tastöffnung 26, die Widerstände R-8 und R-9 sowie den Umpolschalter 3-1 und den Leiter 222 zur Wicklung S-6 geschlossen.

Zweckmäßig ist der .von der Wicklung 3-3' gelieferte = Gleichrichterkreis für das Schirmgitter 256 der Röhre V-9 ein unabhängiger Speisekreis.

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Der Gleichrichterkreis der Wicklung 3-4- liefert cie Bezugsspannung zwischen den Kathoden 260 der Röhre V-IO und dem Steuergitter 258 der Röhre V-9 mit der die Spannung 'über den ',Viderstand R-46 verglichen wird. Die. Spannungen bauen sich auf, wie zu sehen sein wird, so daß große Spannungen an R-45 vorhanden sein können und die Spannung zwischen dem Gitter 258 und der Kathode 262 .der Röhre V-9 nur sehr kleine ijiderungen erfährt. Die Anode 254- der Röhre V-9 ist mit dem Gitter 252 der Röhre V-IO verbunden. V/enn während des Betriebs des Gerätes eine Minderung des Gesamtstromes, der durch die Röhre V-IO fließt, der den Tastöffnungsstrom darstellt, auftritt wird sich eine iinderung der .Spannung am Widerstand R-46 zeigen und dies wird den Stromfluß in der Röhre V-9 beeinflussen, weil die Spannung fortlaufend mit der Bezugsspannung verglichen wird. Die Vorspannung zwischen dem Gitter 258 gegenüber, der Kathode 262 wird beeinflußt werden.

Diese IJnderung wird sich durch eine iinderung des Stroraflusses durch den Anodenkreis der Röhre V-9 bemerkbar machen und da dieser Anodenkreis an die Gitter 252 angeschlossen ist, wird jeder i\nderung des Stromflusses durch V-IO durch Ansteigen oder Absinken der Gitter-Kathodenspannung entgegengewirkt .

Dieser Schaltkreis ist außerordentlich empfindlich, da die Gitterspannung der Röhre V-IO nur sehr wenig schwanken nu3, um große änderungen des Anodenstroms zu verursachen.

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Die Röhre V-9 arbeitet wie üblich und die Ergebnisse werden ein sehr-stabiler und verläßlicher Schaltkreis sein, welcher bei großen änderungen des Tastöffnungswiderstand es einen konstanten Tastöffnungsstrom aufrecht erhalten wird.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung stellt die Verwendung eines Verstärkers mit kleinem Eingangswider-, stand als Abtastelement für die Tastöffnung dar, so daß das Signal unabhängig von der Leitfähigkeit der Suspension ist und der Fehler in der Proportionalität zwischen Signalstärke und Teilchengröße für im Verhältnis zum Tas to ffnungs volumen große Teilchen auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Im Blockschema der Fig. 1 ist dieser Vorverstärker mit 86 bezeichnet. Der genauere Aufbau ist im Blockschema der Fig. 4 zu sehen.

Der Regler 74 liefert der Tastöffnung 26 einen konstanten Strom und die Tastöffnung liefert beim Vorhandensein eines Teilchens eine Stromänderung. Dieses Signal wird an den Eingang eines Vorverstärkers gegeben und zwar wird es der Kathode eines geerdeten Gittervers.tärkers 200 zugeführt, der einen kleinen Eingangswiderstand besitzt. Dieser ist ein Stromverstärker, da die Spannung an der Kathode des geerdeten Gitterverstärkers dazu neigt, konstant zu bleiben. Es ist ein Steuerkreis vorhanden, der durch einen als ^ Vervielfacher bezeichneten Verstärker gebildet wird, welcher einen Teil des ankommenden Signals von der Verbindung 87 empfängt, ihn

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"Verstärkt und den entstehenden Ausgangsimpuls an·das Gitter des geerdeten Gitterverstärkers zurückführt, so daß wenn das Signal versucht die Gitterkathodenspannung des geerdeten Gitterverstärkers anzuheben der "g^ Vervielfacher" versucht sie zu senken. Hierdurch wird die Leitfähigkeit der Stufe 200 erhöht und der Eingangswiderstand gesenkt. Der Ausgang der Stufe 200 ist mit einem Kathodenverstärker 204 · über die "Verbindung 206 direkt verbunden. Der Kathodenverstärker 204 ist über die Verbindung 209 mit einem Ihasenteiler 208 verbunden, dessen Ausgänge an die elektronische Schaltstufe 210 über die Verbindung, 212 angeschlossen sind.

- j*

Die elektronische Schaltstufe 210 liefert ein positives Signal, unabhängig von der Polarität der Tastöffnung und dieses wird über die Verbindung 214 an einen Verstärker 216 weitergeleitet, welcher seinerseits über die Verbindung 220 an den Kathodenverstärker 218 angeschlossen ist. Der Ausgangsimpuls des Kathodenverstärkers 218 gelangt über die Verbindung 92 an den Eingang dös Verstärkers 88, Durch Eückkoppeln eines großen Teils der Ausgangsspannung des Kathodenverstärkers 218 zum elektronischen Schalter 210 werden Differenzen der Röhren V-5 und V-6 des elektronischen Schalters weitgehendst ausgeglichen.

Fig. 5 zeigt, ein Schältschema des Vorverstärkers. Das von der Tastöffnung 26 gegebene Signal wird über den . Leitsr 220 zugeführt, welcher durch den Widerstand H-3 entweder ε.α die positive oder di^- negative Klemme der konstanten

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Stromquelle im Segler 74 für den Tastöffnungsstrom angeschlossen ist. Der mit dem Schalter S-2 gekuppelte Schalter 3-1 steuert diese Polarität. Die Leiter 222 und 222 führen, zur konstanten Stromquelle. Die Kondensatoren C-3 und C-4, sowie der Widerstand R-9 bilden ein Filter und der widerstand R-8 ist ein Trennwiderstand;

Der von der Tastöffnung gelieferte Wechselstrom, der nur wenn ein Teilchen durchgeht hervorgerufen wird, wird in die Kathode 224 der Röhre V-I über den Leiter 226 und den "' Kondensator 0-2 eingespeist. Die Röhre T-I ist über den .Anodenwiderstand R-7 und den Abblockkondensator 0-13 wechselstrommäßig geerdet. Die Röhren V-I und V-3 sind negativ rückgekoppelt und zwar mittels eines Leiters 227 von der Kathode von V-I, sowie der Widerstände R-2 und R-3 um eine optimale Stabilisierung und zugleich eine wechselstrommäßige Koppelung zu erreichen. N-I ist eine Neonlampe, welche als Regler dient.

Das Gitter 232 der Röhre V-I ist an die Anode der Röhre V-3 über einen Widerstand R-2 und einen dazu parallel * liegenden Kondensator C-I angeschlossen, so daß der Ausgangsimpuls der Röhre V-3 die Spannung am Gitter 232 anhebt oder senkt. Das Gitter 236 der Röhre V-3 erhält ebenfalls das über den Leiter 226 ankommende Signal, verstärkt es, kehrt es aber im Anodenkreis um. Somit wird, wenn die Spannung an der Kathode

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zu sinken versucht,'"die Röhre V-3 versuchen, sie zu heben und umgekehrt. Diese Röhre V-3 bildet den vorerwähnten "g Vervielfacher¹¹". Er kann als eine Art Rückkopplungsanordnung betrachtet werden, welche ein konstantes Potential an der Kathode der Röhre Y-I hält, "

Der Kondensator C-I und der parallel geschaltete Widerstand R-2 sind Kopplungsglieder für die ITiederfrequenzkomponente des Signals. Die Röhre V-2 ist ein Kathodenverstärker und der Ausgangsimpuls wird daher der Kathode 233 entnommen. Der Kondensator C-S und die Widerstände R-5 und R-6 bilden ein Netzwerk, welches einen ziemlich breiten Frequenzbereich durchläßt. R-12 ist ein Kathodenwiderstand und C-7 ein Koppelkondensator zum übertragen des Signals an die Röhre V-4, welche als Phasenumkehr er dient, aber als .Phasenteiler bezeichnet wird, weil ihre Anode 240 mit dem Gitter 244 der Röhre V-6 verbunden ist, während ihre Kathode 242 mit dem Gitter 246 der Röhre V-5 in Verbindung steht. Die Kathoden und Anoden der Röhren V-5 und V-6 sind miteinander direkt verbunden, so daß unabhängig von den an den betreffenden Gittern ankommenden Signalen, die Ausgangsimpulse gleich sein werden. ,Die Kathoden sind durch einen Kathodenwiderstand R-24 an Masse gelegt. Die Anoden sind über den Kondensator 0-1.5 mit einer Verstärkerröhre V-7 gekoppelt, welche eine übliche Vorspannung hat und welche über die Kondensator-Widerstands-Kombination C-17 und R-31 mit der Kathodenverstärkerröhre V-8 ge-

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. koppelt ist, deren Ausgangs impuls der Kathode 24-8 über den regelbaren widerstand R-34 entnommen und über den regelbaren Widerstand Er-3>4 und die Verbindung 92 an den Hauptverstärker S3,weitfrgeleitet wird.

Bei Betrieb wird der Arm des Schalters 3-2 an einem der beiden Kontakte 250 oder 252 anliegen. Lieg'k •er an 250 an, so befindet sich die Röhre V-5 im Schaltkreis, da der Gitterkreis über die Widerstände E-I9 ¹¹³¹CL 32-21. en Masse geschaltet ist. Die Widerstände R-17 stellen weder

" die Röhre V-5 noch die Röhre V-6 so ein, daß ein Signal durchgelassen wird. Liegt der Schalterarm am Kontakt 252 an, ist der Gitterkreis der Röhre V-6 über die Widerstände E-I3 und E-22 an Hasse gelegt. Die der Anode 240 bzw. Kathode der Röhre V-4 abgegebenen Signale besitzen entgegengesetzte Polarität, ob zv/ar es dieselben Signale sind, und das Fmschalten der Schalter S-I und S-2 gewährleistet, daß unabhängig von der tolarität des Signals der Ausgangsimpuls an den Röhren V-5 und V-6 positiv sein wird. Ein negatives Eingangssignal

. an der Röhre V-4 r/ird cn der Anode 24C positiv und an der Kathode 242 negativ sein und infolgedessen wird die verstärkende Röhre V-5 ein positives Signal an der Anode 250 ergeben. Ein positives Eingangssignal an der Röhre. V-4 wird an der Anode 24c negativ und an der Kathode 242 positiv und daher wird die Röhre V-6 verstärken und ein positives Sign.:._!

Anode.
an die/250 liefern.

. ■ ■ - - 49 -

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Ss kann durch diese Anordnung somit jede gewünschte Polarität des Ausgangssignals erzielt werden.

Die Polarität des Tastöffnungsstroms wird bei jeder zweiten Messung"gewechselt, um möglichst galvanische oder hydrolytische Vorgänge in der Suspension zu verhindern. Für den Fall, daß durch die Tastöffnung ein Wechselstrom geschickt wird, wird der elektronische Schalter unddie dazugehörige Schaltanordnung nicht benötigt.

Uimmt man für die zu untersuchenden Teilchen Kugelform an, so ändert sich ihr Volumen bei verschiedenen Durchmessern mit der dritten Potenz der Durchmesser.' Somit ist die Differenz zwischen den Volumen zweier Teilchen, deren Durchmesser im Verhältnis IO : 1 stehen, eine Volumendifferenz von lOCO : 1. Da die Impulsstärke (Impuls-Amplitude) vom Teilchenvolumen abhängt und nicht vom Teilchendurchmesser, muß der Verstärker des Gerätes darauf eingerichtet sein, Impulse mit sehr unterschiedlichen Amplitudengrößen zu verarbeiten, um die größtmöglichste Anwendbarkeit bei Verwendung in Laboratorien od.dgl. zu erzielen. Die Kondensatorkreise müssen imstande sein, sofort in ihren Ausgangszustand zurückzukehren und für den Durchgang von Impulsen sehr unterschiedliche Amplitudengrößen empfindlich sein.

Die allgemein üblichen Verstärker können sich von Signalen großer Amplitude nicht schnell erholen und wenn bisher Signale sehr unterschiedlicher Stärken verstärkt werden sollten,

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verv/endete man mehrere Verstärker, von denen jeder einen bestimmten Bereich verstärken konnte.

Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Sch?;ierigkeit durch die Verwendungvon Gleichstrom-Verstärkung vermieden, um Kopplungskondensatoren oder andere signalspeichernde Elemente, welche eine auf einen sättigenden Impuls folgende Ladung aufspeichern, überflüssig machen, wobei jedoch die Schaltanordnung so abgeändert vjurde, daß die grundlegenden

. Schwierigkeiten bei gleichstromgekoppelten Verstärkern ausge-

P - - '"-■■■.

schaltet wurden. Bei Gleichstromverstärkern ist das Gleichstromniveau des Eingangesignals unstabil, besonders bei hohen Verstärkungsgraden welche im- vorliegenden Fall notwendig sind, um sehr kleine und große Teilchen gleichzeitig zu untersuchen. Ss werden die Vorteile von Wechselstrom- und Gleichstromverstärkern kombiniert, indem das Koppelsystem eines Gleichstromverstürkers und das Rückkoppelsystem eines Wechselstromverstärkers benutzt wird. Der Arbeitspunkt wird stabilisiert durch Rückkopplung des Ausgangsgleichstromniveaus an den Verstärkereingang. Dies

jl ergibt, daß der Verstärker ein Wechselstromverstärker zu sein scheint, ob zwar dies nicht der Fall ist. \

Der Hauptverstärker 88 des Blockschemas nach Fig. ist in Fig. 8 im Schaltbild dargestellt und wird von den Röhren V-Il, V-12, V-13 und dem rechten Teil der Röhre V-14 und dem linken Teil der Röhre V-15 gebildet.

BADORIGINAL 209 88 1/0071 *

Das von dem. Vorverstärker 86 (Fig. 1, 4 und 5) kommende Signal.ist negativ, welches über den Widerstand R-34 dem Leiter 92, dem Koppelkondensator C-30 auf das Gitter 300 der Pentode V-Il gegeben wird. Die Anode 302 der Pentode V-Il ist über den Widerstand R-53 direkt mit dem Gitter der Pentode Y-I2 verbunden. Die Anode 306 der Pentode V-12 ist .über den Widerstand R-58 direkt mit dem Gitter 306 der Pentode V-13 verbunden. Die Anode 308 der Röhre V-13 ist wiederum über den Kopplungskondensator 0-45 und ein Hoehpaßfilter und Gleichrichter 98 an das Gitter 310 des rechten leils der Röhre V-I5 angeschlossen. Die Anode 312 wird dann mit der nachfolgenden Stufe verbunden. ' ■

Die drei Röhren V-Il, V-12 und V-13 sind wie zu ersehen, gläichstrommäßig gekoppelt und die Kopplungswiderstände R-53 und R-58 sind durch kleine Kondensatoren G-31 bzw. C-33 gesjihunted. Drei Rüc&kopplungswege dienen dazu diesen Verstärker zu stabilisieren und diese sind mit 313» 314 und 315 bezeichnet. Der Rückkopplungsweg 314 ist direkt an das durch den Kondensator 0-46 abgeblockte Schirmgitter 316 der Röhre V-Il und der Rückkopplungsweg 315 ist über einen 220 000 0hm-,7iderstand. R-50 angeschlossen. Die Kathode 320 der Röhre V-13 ist durch den Rückkopplungsweg 313 mit der Kathode 315 &βγ Röhre V-Il verbunden, welche durch einen. Kathoden-Vorwiderstand R-51 an Masse liegt.. Diese Rückkoppelung stabilisiert den Verstärkungsgrad des Verstärkers. Die Kathode 322 der Röhre V-12 liegt direkt an Masse. Die Schirmgitter der Röhren ' V-12 und V-13 sind wie üblich über die Widerstände R-57 und R-60

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an eine geeignete Anodenspannungsquelle angeschlossen und über die Kondensatoren 0-34- und 0-35 durch Masse abgeblockt. ^: Die Anodenwiderstände dieser drei Rohren sind mit R-52» R-56 und H~59 bezeichnet und an die Anodenspannung ange- , =^:-, schlossen, wobei die Widerstände R-55 und R-61 zur Einstellung der richtigen Werte und Abblockkondensator 0-32 und 0-46 vorhanden sind« Die Anodenspannungsquelle für diese Röhren ist handelsüblich und ist nicht näher zu beschreiben»

. Die Shunt-Kondensatoren 0-31 und 0-33 besitzen Werte

in der Größenordnung von 3 Mikro-Mikrofarad und bewirken eine hohe Irequenzkompensation um die durch den Verstärker geleiteten Impulse scharf zu halten.

Die durch die Röhren V-Il, V-12 und TT-IJ dargestellten Stufen haben bei der praktischen Ausführung zusammen einen Verstärkungsgrad von ungefähr 5000. Dieser Verstärkungsgrad ist wegen der starken Rückkoppelung erforderlich, die zur Stabilisierung des Verstärkers benötigt wird.

) Das Ausgangssignal der Röhre V-13 ist an der Anode

308 ein positives Signal und dieses wir"et an das Gitter 326 des rechten Teils der Röhre V-14 über den Widerstand R-SO des Spannungsteiles R-SO, R-82. gegeben, welcher von der Anode 308 an eine Spannungsquelle von -15C Volt mit hohem Innenwiderstand angeschlossen, ist.. Dasselbe Signal der Anode 308 wird auf den linken Teil der Rohre V-I5 über einen sehr großen Widerstand R-Sl auf das Gitter 328 gekoppelt,.wobei dieses Gitter

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.durch einen sehr großen Kondensator gegen Masse abgeblockt ist. - .

Die Zeitkonstante des eben beschriebenen Eingangsgliedes der Röhre V-I5 ist sehr groß. Vorzugsweise besitzen R-81 und (3-Λ1 IO Megohm bzw. 2 Mikrofarad. Der Ausgangsimpuls dieses Röhrenteils V-15 wird der Kathode entnommen, welche über einen Kathodenwiderstand R-74-üblicher Große an Masse liegt. Der Rückkopplungsweg 31²*· führt daher eine Spannung, die im wesentlichen ohne Signal ist, deren Gleichspannung aber dem Gleichstromniveau an · der Anode 308 entspricht. Der linke Teil der Röhre 7-15 ist ein Kathodenverstärker um Aufladungen zu vermeiden. Der linke Teil der Röhre V-15 wirkt daher wie ein Filter, das das Signal ausfiltert und die Gleichstromkomponente beläßt.

Der Rückkopplungsweg 314· führt zurück zum

Schirmgitter 316 der RöhreV-Il. Dies ist eine Rückkopplung mit sehr kleiner Frequenz für die Gleichstromkomponente, welche die Null-Linie für das Signal automatisch regelt und dadurch, die bei Gleichstromverstärkern stets vorkommenden Verschiebungen verhindert. Dies geschieht durch Regelung der Gitterspannung der Röhre V-Il, um die Versehiebungsneigungen auszugleichen und dadurch wird die Gleichstromspannung an der Anode 308 zu jeder Zeit stabilisiert. Würde beispielsweise ein negatives Signal auf das Gitter 300 der Röhre V-H eines üblichen Verstärkers gelangen, so

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würde diese Röhre gesperrt und die Spannung an der Anode 302 würde plötzlich ansteigen, wodurch die Röhre V-12 bis zur Sättigung leitend und Gitterstrom ziehen würde. Die Koppelkondensatoren wurden Ladungen aufspeichern und deren Abfließen würde das Abgleiten der Grundlinie eines Wechselstromverstärkers verursachen»

Der dritte Rückkopplungsweg umfaßt die

Leitung 315. Das Signal wird, wie bereits erwähnt, an den Teil der Röhre V-14, welcher ein. Kathodenverstärker ist, gegeben. Der Ausgang an der Kathode 340 wird durch die Diode D-4 an ein Hetzwerk angeschlossen, welches aus Kondensatoren C-36, C-37 and den Widerständen R-69, R-70, R-71 und R-72 gebildet ist, um ein negatives Signal zum Gitter zum Anheben der Grundlinie der Signal zuführung, wenn besonders starke Signale sie zu senken versuchen, zu liefern. Die Diode D-4 liegt normalerweise an. einer Vorspannung, welche sie sperrt, so daß nur starke Signale auf diese Anordnung einwirken. Dieser Stromkreis ist tatsächlich ein ^ verzögerter Gleiehrichterkreis, der dazu dient, die Grundlinie zu heben und zu vermeiden^ daß sie so negativ wird, daß keine Verstärkung mehr in dem Verstärker erfolgt. Ohne^:: diese Anordnung könnten sehr kleine Impulse bei Gegenwart von sehr starken Impulsen nicht erkannt werden. Dies könnte auch als automatische Arbeitspunktsteuerung bezeichnet werden. — .

- 55-

Dieser Verstärker ist insofern ungewöhnlich, als er einen Gleichstromverstärker mit den Vorzügen eines Wechselstromverstärkers bildet» Bin Wechseistromverstärker, der zur Verstärkung von Impulsen der hier zu untersuchenden Art benutzt würde, würde ein Spannungsniveau wählen, welches nicht konstant ist,

Dies würde die Spitfcen großer Impulse abschneiden, oder so weit absinken, daß es kleine Impulse unterdrücken würde. In diesem Fall wird das Signal an die Röhre V*-ll angelegt, in V-12 verstärkt, in V-13 verstärkt und dann an den Ausgang des Verstärkers sowie den rechten Teil der Bohre V^14 und den linken Teil der Röhre V-15 angelegt. Drei Eückkopplungswege sind vorgesehen, einer von der Röhre V-13 über Leiter 313 zurück zur Röhre V-Il um den Verstärkungsgrad zu stabilisieren; die· anderen Eückkopplungswege 31¹^ und 315 halten das Gleichstromniveau konstant und verhindern Jinderungen dieses Niveaus, welche durch starke Signale(Verursacht würden.

g ·.■·:,.., '"Der Ausgangs impuls des Verstärkers wird durch den Eopgetkond ensat or Ö-4-5 und den lilterkondensator G-43, welSiäeli? den Block 98 im Blockschema 1 umfstßt," an die Diode D-5 gegeben,. Der rechte !Beil der Röhre V-1.5 ist ein Teil eines Verstärkers zur Lieferung der Aüsgangssignale zu den Expandern. Dies wurde-bereits früher besprochen.

PlplMng. A. Lehmann

DipWng. E. Edel 2 0 9 881/007 1 München ^^

Claims

JtA* '

Patentansprüche

zum Studium
le Vorrichtung/von in einer Flüssigkeit suspendierten Teiiouen, wobei diese Teilchen den elektrischen V/iderstand eines durch die Suspension verlaufenden Weges mit senr kleiner Tastöffnung beim Durchtritt durch diese ändern und dadurch registrierbare Signale erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Tastofirrung fließende _ elektrische Strom trotz der durch die Te lcnen beim Durchtritt durch die Tastöifnung verursachten Wider- standeänderungen konstant ist und der Eingangswiderstand des auf die durch die WiderBtandsanderungen erzeugten Signale ansprechenden Anzeigejrreises klein ist, wogegen der Innenwiderstand der Tastöffnungsstromquelle groß ist,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale mittels eines elektrischen Verstärkers wahrgenommen weraen, dessen Em_;aiigswiaerstand wesentlich ._{ kleiner ist als der Widerstand des durch die Suspension verlaufenden Stromweges„

>o Vorrichtung nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tatsöifnung in der Wand eines ersten Gefäßes angebräunt ist, welches in ein zweites G-efäß eintaucht,

4ο Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Lütt el zur Signalwahrneninuii£ stromempf indlich und über die -Tastöffnung angelegt ist. .

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'7o-ViCiLtU-U: nach, den äa--*_ v'-xiLu: i 5 oior 4, Uv.diucli r.ekenu-Ztjicliuet, aaB die Weiirueiinua_ »vorrichtung einen elektroni- : caeii Verstärker einschließt, v/elcher mindestens eine Steuer ,-Lc-'-wi'ode und zwei jndere ülektrodea "b^astst, zwischen denen äin Stromfluß erzeugt wird,- wcl>ei eine der beiden 'iSlektroden IJOiSi biv und die andere ne.gatiT ist, .uid 'laß die Tastoffnung so axi^-cschloösen ist, daß das Signal au±" die negative DlsiJSitrode- des Vsrstäricer-ü ^e^eoeri v/ird.

b, Yorriclitunii nach aen Aiiu ρ rächen "1> oder A_t dadurch gekennzeichnet, daß die ViTaharneömun ^vorrichtung einen geerdeten Gritterverstärlcfar einschiießt, «elcher zur Tastöfi'nung parallel geschaltet ist und die Änderungen in dem Stromi'luß durcli die T-ristöifuung aui' den Verstärker gegeben werden.

7» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein verengter PlüSoigiceitsstrom zwischen zwei durch eine üix'nung getrennten tflüssagiteltsitorpern besteht und in dem

Teilchen stromaufwärts befindlichen Korper/suspendiert sind für deren Durchgang durch die Öffnung gesorgt wird, daß eine Stromquelle einen Strom anlegt welcher durch die Öffnung rließtjund ein vTahrnehmun_osgerät mit der Öffnung gekoppelt ist, und der Widerstand-■ von Teilchen und Flüssigkeit verficnieden genug ist, daß der Durchgang von Teilcnen durch aie Öffnung den Strom in derselben moduliert, ferner daß •üe Stromquelle.aus einer Gleichstromquelle"mit hohem tViderutand und v'/echselstromüberbrückungsvorrichtung besteht, daß das \Vahrnenmungsgerät einen Verstärker besitzt, welcner

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mit der Öffnung parallel gescnaltet und von dem öfinungsstrom gleichstrombiockiert ist und dessen Ein^arigswiderstand schwächer ist als dtrijenige der Tastoiniung und daß' die Stromquelle über die Tastöfinung verbunden ist»

8» Vorrichtung nach. Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle reguliert ist, um Konstanten Strom zu liefern,

y» Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzelehnet, daß die Stromquelle im Verbleien zu dem Widerstand in der Tastöfinung einen senr nonen Widerstand besitzt»

1Oo Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4-, 5, 6» 7, 8 oder y, aadurch gekennzeicnnet, daß die Tastöfinung einen Ballastwiderstand in Eeihe mit derselben besitzt, um ein Auiiaden derseloen mit Wecnselstrom zu vermeiden»

11. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker stromempiindlich ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, aaü der Verstärker einen geerdeten Gritterverstärker beinhaltet und das modulierte Signal in die Katnode desselDen gekoppelt ist»

13» Vorrichtung nach einem der Ansprücne 7, 11 oder 12, dadu. cn gekennzeichnet, daß die Stromquelle ,einen wesentlich noneren Widerstand als die -Tastdfinung besltst-*-

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14. Vorrichtung mit den "besenriebenen kennzeichen, einschließlich einer Ta st oi'fnung welche darauf eingerichtet ist, daß ein Grieichstrom darin fließen sann welcher durch den Durchgang von leilcnen durch dieselbe moduliert wird, eines mit der Tast-. öffnung parallel gescnalteten und von d-erij-eluen gleichstrombloekierten Walirnehmun_c:sgeräte, Helenes jedoch auf. die Modulationen des Stroms reagieren icann, wobei die Mittel zur Stromversorgung gekennzeichnet sind durch eine erste 'Verstärkerröhre mit bitter, JLatnode und Anode, eine zweite Verstaricerröhre mit zumindest Gitter, iLaiaode und Anode und eine Gleichstromquelle, wo Del die Tastofinuhg in den Anodenkreis der ers-teii Röhre eingeschlossen ist and zu einer Klemme der Stromquelle durchschaltet, eine spanuungscsemtende Vorrichtung in der Katnode der ersten Ronre welche zu einer zweiten JLlemme der Stromquelle und zu der Katnode der zweiten Roiire durchschaltet, wobei die Anode der zweiten Ronre mit dem Gritter atr ersten Euare verbunden ist, eine Kefererizspan rungsquelle, welcne zwiscnen dem ■jitter der zweiten Ronre und der Kstnode aer ersten Ronre angeschlossen ist, vvodureh der Spannung der spannuagsse-Jcenden Vorrichtung entgegerigewirjs.t und die Wahrnehmung Kleiner Änderungen im Stromfluß der ersten Ronre ermöglicht wird«

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,■daß die erste Röhre eine Triode und die zweite Röhre eine Pentode ist, „---

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen eleictronisalien. Verstärker, eine Stromquelle für diesen

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Verstärker, wobei sich die lastöffnung in dem Verstärker— kreis "befindet, eine Vorrichtung: xül dem Verstärkerkreis zur Wahrnehmung von Stromanderangeit,. einen zweiten Verstärker, welener durch die wahrgenommenen Stromänderungen gesteuert wird und so: angeschlossen ist_r daß "er die im. ersten Verstärker flieiSende Strommenge steuert*

17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Wahrnehmungsgerät ein Verstärker mit niedrigem Singangswiderstand isto

18« Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker mit niedrigem Eingangswiderstand eine geerdete Gittervorspannung besitzt»

19· Vorrichtung nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastöftnung mit der Kathode verbunden und durch einen Zwischenindusktionsvervielfacher gekoppelt und so angeschlossen ist, daß der Eii-gangswiderstand des Verstärkers herabgesetzt wird,

20· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7, 11, 12, 13, 14 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasenteiler mit dem Verstarker mit niedrigem Eingangswiderstand verbunden ist und zwei Röhren nach dem phasenteiler jeweils mit einem Teil des Phasenteilers verbunden sind und einen gemeinsamen Ausgang besitzen, daß ferner Mittel vorgesehen sind um die Polarität des Stromflusses in der Tastöirnung umzukehren und eine der beiden Rönren an den gemeinsamen Ausgang anzuschließen, wodurch unabhängig von der Polarität des in der Tastoffnung fließenden Stroms das Ausgangssignal

dieselbe Polarität haben wird-209881/007 1

BAD ORIGINAL

21» Vocriehtang zum Studium von Teilchen welche- in einer 1'¹IlIssigKeit susperjdiart sind, deren Leitfähigkeit von der der reilcnen verschieden ist, gekennz-eicmiet durch eine Tastöixnun^.. und Mittel welche bewirken, daß die Suspension auron die Tastöffnung !ließt, ferner durch eine konstante Stromquelle welche über der Öffnung angelegt ist und eine tfahrneninun^svorrichtung parallel zur Tastöffnung· und angeschlossen um V/iderstandsänderungen in der Öffnung beim Durchgang von Teilchen festzustellen, wobei der Widärstand der Stromquelle hoher ist als derjenige der Tastöffnung und der Widerstand des ',ITahrnehmur^sgeräts wesentlich geringer als derjenige der Tastöffnung ist, ferner durch Mittel zur Verstärkung des Signals von der Tastöffnung welcnes von dem Wahrnehmun^sgerät wahrgenommen wird, so daß für jedes Signal ein Impuls geliefert wird, desaen Amplitude weitgehend proportional zur Teilchengröße ist, ferner durch Mittel zum Zählen welche durch ausgewählte Impulse gesteuert werden, und durch Mittel zur Auswahl der Impulse in IPorm von zwei einstellbaren Schwellen und durch Mittel welche alle außerhalb der beiden Scnwellen liegenden Impulse unterdrücken·.

22_O Vorrichtung nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Kathoderi3trahlvorrichtung auf die die Impulse zwecks visueller Darstellung gegeben werden, ferner durch Mittel zur Darstellung der Schwellen und Mittel zur Aufhellung der Impulse nur zwischen diesen Schwellen«'

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209881/0071 ■■ ^ " ^- ~~"

23» Vorrichtung nach Ansprucü 21 oder 22, gekennzeichnet, durch Mittel zur Veränderung der Schwellen«

24. Vo/richtung; nach, einem der Ansprüche 21, 22 oder 23, ^; gekennzeichnet durch Mittel welche durch einen Impuls " betätigt werden, sobald er die obere Schwelle uberscnreitet um das Arbeiten der Zählvorrichtung zu verhindern, sowie Mittel welene durch einen impuls betätigt werden, sobald

er unter den unteren Schwellenwert absinkt, um die Zählvorrichtung zu betätigen, wenn dies® nicht vorher " verhindert wurde»

25. Vorrichtung nach einem, der Ansprüche 21, 22, 23 oder 24 gekennzeichnet durch Mittel zur Verhinderung der Betätigung der' Zählvorrichtung nach einem langen Impuls, zum Zweck der Ausschaltung der Betätigung der Zählvorrichtung durch einen Impuls· welcher auf einen langen Impuls folgt,

26. Übertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß seine Ausgangsleistung proportional zu "dem in demseloeri fließenden Strom ist, und eine mit dem Übertragungssystem.gekoppelte Stromquelle welche weitgehend unabhängig von dem Widerstand desselben ist und über das Übertragungssystem verbundene Wahrnehmungsmittel, deren Widerstand wesentlich niedriger als der des Übertragungssystems ist»

27. Übertragungssystem naen Ansprucn 26, dadurch gekenazeicjinet, daß der durch die Stromquelle gelieferte Strom in demselben im wesentlichen kon- tavit Hießt.

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28« Übertragungssystem nacii Arisi>rucii 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Übertragungssystem gekoppelte Stromquelle einen wesentlich, höheren Widerstand Desitzt als das Übertragungssystem.

29. Vorrichtung zum Studium von Teilcnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchhang von Teilchen aurcn eine -!Ea et öffnung eine Reihe von Impulsen verschiedener zu den Größen der "entsprechenden Teilchen in Beziehung stehender Amplituden erzeugt, und durch Mittel zur Verstärkung der Impulse unabhängig von verschiedenen Größen, mit einem gleichstromgekoppelten Verstärker mit einem Eingang zum Empiang dieser Impulse und einem Ausgang, Mitteln in dem Verstärker welche das Gleichetromniveau am Ausgang wahrnehmen und zum Eingang zurückführen um den llullpegel der Impulse vieitgenend konstant zu halten.

50. Vorrichtung naeh-Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um aen durch übermäßig starke Impulse erregten Arbeitspunkt automatisch belzubenalten,

51. Vorrichtung nach. Ansprucn 29, dadurch gekennzeichnet, daß aiß mittel zur automatischen Aufreehterhaltung des durch übermäßig: starke Impulse erregten Arbeitspunkts ein verzögerter Gleichriciiterkreis vorgesehen ist, der eine in Beziehung zu den starken Impulsen stehende Steuerapannunj erzeugt, und ein« zweiter Eückkopplungspxad zürn Eingang, der die Steuerspaii-.ung zur Hebung der ■irundlxnxe ^i bt»

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32. Vorrichtung zur Analyse der Impui.se rait mehreren Stufen,, gekennzeichnet durch eine Eingangs- und eine Ausgangsstufe welche direkt gekoppelt sind, wobei die Eingangsstufe auf den Empfang von Impulsen verschiedener Höhe eingericntet ist und die Ausgangsstufe darauf entsprechende Impulse verstärkter. Amplitude aber in enger Beziehung zu dem llullpegel der am Eingang gegebenen Impulse zu liefern,

durch direkte Kopplung zwischen den Stufen und Mittel zur Beibehaltung der honen-'Frequenzen der Impulse, durch einen Filter welcher an den Ausgang der Ausgangsstufe angeschlossen ist und von den durch die Stufen gehenden Signalen alle mit Ausnahme derjenigen mit sehr niedrigen Frequenzen ent«* fernt, ferner durch einen Eückkopplungspfäd vom Filter zum Eingang, wobei die sehr niedrigen Frequenzen zur Steuerung des Eingangs benutzt werden um automatisch den Ifullpegel in der Analysiervorrichtung beizubehalten*

>5· Vorrichtung nach Anspruch ;52, in welcher der Filter durch ein langzeitig· Konstantes Hetzwerk und einen Katnodenvei·- stärker gekennzeichnet ist*

34. "Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet* daß die Biri^aragsstufe eine Vakuumrohre besitzt, mit einer Anzahl EIeKrtroden einechliciilicn 2uiairiäest eines Schirmgitters und der Rückkopplun^-spfad an das S angeschiöüsen ist» ■

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35. Vorrichtung nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch einen zusätzlicnen, am Ausgang angeschlossenen Filter zur Lieferung einer Steuerspannung zur Beibehaltung des Arbeitspunlcts, unabhängig von der Anwesenheit starker Impulse, wobei die Steuerspannung auf einem z-veiten Eücickopplungspfad an die Eingangsstuf£ angeschlossen ist» ■ ' '

36. Verstärker für Impulse periodisch umgekehrter Polarität, dessen Ausgangaimpulse dieselbe Polarität haben unabhängig vom.Eingang, der mindestens eine Eingangsverstarkerstufe bösi-tzt, einen Phasenteiler der der Eingangs stufe folgt
und zv/ei^Ausgan^slmpulse" entgegengesetzter Polarität, zwei Stufen welche je eines der beiden Ausgangssignale empfangen und ein gemeinsames Ausgangssignal haben und Scnaltmittel um die eine oder andere der beiden Stufen auszuschalten, wodurch der Ausgang3impuls der verbleibenden Stufe am
_oemfcinsamen Ausgang angelegt wird.

37» Verstärker nach Ansprucn 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingan^-sverstäncer^tufe einen Schaltkreis mit einer
Höhre deren Sitter geerdet xst besitzt, und in welcher
eine Katnodenvarstärkerstufe zwiscnen Eingangsverstärker und Phasenteiler. Desteht.

38. Vorrichtung zur Analyse von Impulsen mit einem sehr feinen Stromvveg, einer a-leichstromquelle tür den Stromweg deren v/iderstaii'J .vesentlich noher ist als der Widerstand des
Stromwegs-, wobei der Grieichstromtluß durch den Durchgang vpn. leiJLcnen durch diesen Weg moduliert wird, um Impulse
zu erzeugen, deren Amplitude proportional zur ixroße der

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.welche eine leistung liefern, Teilcnen ist, mit Mitteln zur v7änrnenmung der Impulse, "die dicht auf die Impulse folgt und weicne gekennzeichnet sind durch einen Verstärker mit geerdetem Gitter, einem g Vervielfacher verbunden mit dem Verstärker mit geerdetem Gatter welcher so angeschlossen ist, daß der modulierte Strom"in die Katnode demselben gefünrt wird, einen Katnodenverstärlcer angeschlossen nach dem Verstarker mit dem geerdeten Gritter, und die Leistung y/elcae von dem Ausgang des Katxiodenverstaricers genommen wird,

39» Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der'Impulse periodisch umgekehrt 7/ird, und kittel vorgesehen sind, um ein von der Polarität unab~ nangigea Endsignal zu erzeugen, wobei diese Mittel einen Phasenteiler nach dem Kathodenmitnehmer einschließen und der Phasenteiler eine Kathoden- und eine Anodenleistung hat welche auf zwei Verstäricerronren mit gemeinsamer Anodenverbindung gegeben werden, Mittel zum Ausscnalten einer der beiden Verstärkerröhren und ein zweiter Kathodenverstärker, dessen Eingang mit der gemeinsamen Anodenverbindung verbunden ist*

40» Vorrichtung zum Studium von Teilchen, gekennzeichnet durch eine Tastöffnung für den Durchgang von Teilchen,und durch I'iittel um einen Strom auf die Ta st Öffnung zu geben, und Kittel zur Wahrnehmung von Stromänderungen in der Tast— öffnung beim Durchgang von teilchen so./io £ur Erzeugung von'Impulsen deren Dauer zur Dauer der Anv.-eee. neit der Teilchen m der Tastorinunj in Beziexian^ ^i,ent, i'erner

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durch einen Stör&larm zur Anzeige der Anwesenneit eines großen Teilchens oder eines Schmutz teil cheiis an der Tastöffnung, gekennzeichnet durch Mittel zur Wahrnehmung einer wesentlichen Änderung in der Impulsdauer und durch eine Warnvorrichtung, welche durch die letzteren Kittel gesteuert wird.

41· Vorrichtung zum Studium von Teilcnen mit einer lastÖffnung, ■ durch welche eine Flüssigkeit mit darin suspendierten Teilchen fließt, wobei die Tastöffnung mit einer Stromquelle verbunden ist welche einen durch die Tastoffnung fließenden Strom liefert und der Widerstand der Teilcnen und der Flüssigkeit verschieden genug sind, so daß die Anwesenheit eines Teilchens in der Tastöffnung eine Änderung in dem durch.die Tastöffnung fließenden Strom erzeugt solange sich das Teilchen in der Tastöffnung befindet, und e-in Detektorgerät, welches mit der Tastöffnuii£i verbunden ist und eine Ausgangsleistung liefert» mit Impuleen deren Dauer proportional zur Dauer der Anwesenheit der Teilchen in der Tastöffnung ist, einem Störalarm zur Wahrnehmung der Anwesenheit blockierender Teilchen oder Schmutzteilchen in der TastÖifnung, wobei der Störalarm einen Detektor besitzt, der für Impulse von längerer als normaler Jaucr empfindlich ist, und eine durch diesen Detektor ^esteu^rte liarnvorrichtung«

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42« Vorrichtung zur Teilcüenanalyse der beschriebenen Art mit einer Tastöffnung duren welche eine flüssigkeit mit darin suspendierten !Teilchen fließt, sowie einer Stromquelle welche einen Stromfluß durch die Tastöffnung bewirkt, sowie einer De tektorvorrichtung welcne über die last öffnung angeschlossen und so eingerichtet ist, daß ate für die durch die Tastöffnung gehenden Teilchen Impulse erzeugt, gekennzeichnet

-j Schwellen
durch Mittel welche eine fij^ji/spanhung zur Messung der Impulse erzeugen, und eine gemeinsame Kraftquelle für diese Mittel und die Stromquelle»

4% Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Mittel zur Erzeugung von Schwellenspannung vorhanden . sind und daß die Kraftquelle beiden Mitteln zur Erzeugung von Senwellenspannung gemeinsam ist»

44· Vorrichtung zur Teilchenanalyse der beschriebenen Art mit einer Tastöffnung durch welche eine Flüssigkeit mit darin suspendierten Teilchen fließt, sowie einer Stromquelle welche einen Stromfluß durch die Tastöffnung bewirkt, sowie einer Detektorvorrichtung welche über die Tastöffnung angeschlossen und so eingerichtet ist, daß sie für die durch die Tastöffnung gehenden Teilchen impulse erzeugt, zwei Scnwellenspannung erzeugenden Schaltkreisen, welche ein einstellbares Meßfenster für die Impulse liefern, einer Energiequelle für jeden der die Schwell entspannung erzeugenden Kreise und einer gemeinsamen Kraftquelle welche-- mit Energiezuruhr und Stromquelle gekoppelt ist. ■

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4t?» Vorrichtung gemäß Anspruch 44» in der ein Transformator mit einer Primärwicklung and mindestens drei Sekundärwicklungen vorgesehen ist und die Stromquelle gekennzeichnet ist durch einen Gleichrichterkreis verbunden mit einer Sekundärwicklung, die Energiezufuhren durch die beiden anderen Sekundärwicklungen gekennzeichnet sind, die gemeinsame Kraftquelle durch die Primärwicklung gekennzeichnet ist und alle Sekundärwicklungen eng miteinander gekoppelt sind,

46. Vorrichtung zum Studium der Eigenschaften von Teilchen welche in einer Flüssigkeit suspendiert sind, deren leit—. ™ fähigiceit verschieden von derjenigen der Teilchen ist, gekennzejlonnet durch eine Tastoffnung und Mittel zum Hießen von Flüssigkeit und Teilchen durch die TastÖffnung, eine über die Öffnung angeschlossene Stromquelle und ein parallel zur Öffnung geschaltetes Detektorgerät um Signale zu empiangen, die zufol,ge beim Durchgang von Teilchen erzeugter Widerstandsänderungen auftreten, wobei die Größe der Signale zur Größe der Teilcxien in Beziehung stehen, lerner durch Mittel zur Verstärkung der Signale von der | Tastöffnung welche durch die Detektorvorrichtung wahrge- · nommen werden und zur Erzeugung von Impulsen zur Messung, durch Mittel welche auf die Impulse ansprechen und die Zahl derselben anzeigen, durch Mittel zur Wahl der Impulse die an das Anzeigemittel gelangen sollen, gekennzeichnet durch zwei Schwellenschaltkreise und einschließlich Rohrenanordnungen zur Unterdrückung aller derjenigen Impulse, deren Amplituden nicht zwisenen den durch die Schwellenkreise

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festgelegten Schwellen liegen, einschließlich eines Ausscnaltkreises der ein Ausschaltsignal erzeugt welches vernindert, daß ein Impuls, dessen Amplitude die größere der Scnwellen überschreitet, an das Anzeigemittel angelegt.wird,, wobei dieser letztere Impuls das Funktionieren des Ausscrialtkreises einleitet, und die Dauer des Ausscnaltsignal_s wesentlich größer ist als diejenige des längsten Impuls e-swelcher normalerweise von.der Vorrichtung erzeugt wird»

47· Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß oeide Scnwellen in ihrem Niveau !eingestellt werden können,

48o Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch geKiennzeicnnet, daß ein "und"-Kreis zwischen Anzeigemittel und Scnaltanordnung gesetzt ist und daß das Mittel zur Wahl der Impulse einen Verzögerungs-Univibrator (Zeitkippkreis) einschließt, welcner aurcn das Auftreten eines Impulses, dessen Amplituae die untere Schwelle überacnreitet, betätigt wird und eine " im wesentlichen rechteckige ¥elle erzeugt und diese an den "Und"-K.reis anlegt, wobei das Aus-s ehalt signal auch auf den "UndÄ-Kreis gegeben wird und dabei den Durchgang des rechteckigen Wellensignals ,verhindert, aber nicht andernialls,

* PiMntinwVtt· Wpl-Ing. A. Lehmann

DlpL-lng. E. Eder München 23, Ohmiifae·'

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