DE1806615C3 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Abfrage von Spektren - Google Patents

Description

4 Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- Es ist weiterhin aus der Zeitschrift »The Review of

kennzeichnet, daß die Steueranordnung zum Ver- Scientific Instruments«, Bd. 38 (1967), S. 29 bis 32,

gleich der im zweiten Adressenspeicher (4) ent- 45 ein Verfahren zur Bestimmung der genauen Lage der

haltenen Adresse mit den im Rechner (1) jeweils Linien von Kernresonanzspektren bekannt, bei dem

aufgerufenen Adressen einen zweiten Schwell- mit Hilfe eines Rechners die erste Ableitung der Re-

wertdiskriminator (8) umfaßt, daß ein Abtastzäh- sonanzkurve gebildet und dann diese Ableitung im

ler (10) vorgesehen ist, der bei Übereinstimmung Bereich der Nullpunkte untersucht wird. Auch hier

der dem zweiten Schwellwertdiskriminator (8) 50 werden nach einer vollständigen Aufnahme des

vom Rechner (1) gemeldeten Adresse mit der im Spektrums und der Bildung der ersten Ableitung der

zweiten Adressenspeicher (4) gespeicherten vom Resonanzkurve an Hand dieser Kurve diejenigen Be-

Schwellwertdiskriminator (8) ein Steuersignal er- reiche vorherbestimmt, an denen dann eine genauere

hält und der mit einer Triggereinrichtung (9) ver- Untersuchung erfolgen soll, und es wird dann das

bunden ist, die so oft die Wiederholung der Abta- 55 Gesamtspektrum mehrfach unter Überspringen der

stung des Spektrums veranlaßt, bis in dem Ab- nichtausgewählten Bereiche mehrfach vollständig

tastzähler (10) ein vorgewählter Zählerstand er- durchlaufen. Auch dieses bekannte Verfahren ist

reicht ist. nicht zur automatischen Abfrage von noch unbe-

5. Vorrichtung nach Anspruchs oder 4, da- kannten Spektren geeignet.

durch gekennzeichnet, daß ein dritter Schwell- 6° Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

wertdiskriminator (11) vorgesehen ist, in dem die zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Abfrage

Signalamplitude mit einem zweiten, höheren auch von solchen Spektren zu schaffen, bei denen

Schwellwert verglichen wird und der bei Über- eine Voraussage über die Lage und Breite von Linien

schreiten des Schwellwertes ein Löschen der nicht möglich ist und bei denen die vorhandenen Li-

Adresse im ersten Adressenspeicher (3) und eine 65 nien auch so schwach sein können, daß ihre Signale

Rückkehr der Vorrichtung in einen Ruhezustand im wesentlichen im Rauschpegel der Meßapparatur

veranlaßt. verschwinden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch

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gelöst, daß das Gesamtspektrum nur einmal abge- dungsgemäße Vorrichtung sind vornehmlich für fragt wird und bei Erreichen eines Bereiches, in dem solche Spektrographen bestimmt. Gemäß der Erfindas Signal einen vorgegebenen Schwellwert über- dung ist eine solche Vorrichtung gekennzeichnet schreitet, dieser Bereich wählbar oft mehrfach abge- durch einen ersten, mit einem ersten Schwellwertdis-

fragtwird. 5 kriminator gekoppelten Adressenspeicher zur Spei-

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden cherung der vom Rechner gelieferten Adresse eines also die mehrfach abzufragenden Bereiche durch den Abtastortes, an dem die Signalamplitude einen erVergleich der Signalamplitude mit einem vorgegebe- sten, mit dem Schwellwertdiskriminator festlegbaren nen Schwellwert bestimmt. Dieser Schwellwen kann Schwellwert erreicht, durch einen zweiten Adresso gewählt werden, daß er nur wenig über dem mitt- io senspeicher zur Speicherung der Adresse desjenigen leren Rauschpegel liegt, so daß durch eine Wiederho- Abtastortes, an dem die Signalamplitude den ersten lung in diesem Bereich Signale aus dem Rauschpegel Schwelhvert wieder unterschreitet, und durch eine herausgehoben werden können, da sich die Signalam- mit den beiden Adressenspeichern gekoppelte Steuerplituden addieren, wogegen die Addition der nicht- anordnung zur Steuerung einer mehrfach wiederholkohärenten Rauschsignale nur proportional der Qua- 15 ten Abtastung des Spektralbereichs zwischen den in dratwurzel erfolgt. Der Vergleich mit einem vorgege- den beiden Adressenspeichern gespeicherten Adresbenen Schwellwert macht es also möglich, unab- sen.

hängig von menschlicher Beobachtung oder Auswer- Bei einer bevorzugten Ausfühningsfonn der Erfin-

tung von Spektrogrammen ein Spektrum mit hoch- dung umfaßt die Steueranordnung zum Vergleich der

ster Präzision aufzunehmen und dabei auch sehr ao im zweiten Adressenspeicher enthaltenen Adresse

schwache Linie mit größter Präzision zu erfassen, mit den im Rechner jeweils aufgerufenen Adressen

ohne daß durch eine unnötige Wiederholung des Ge- einen zweiten Schwellwertdiskriminator, und ss ist

samtspektrums kostbare Zeit verlorengeht. Im Hin- ein Abtastzähler vorgesehen, der bei Übereinstim-

blick auf eine Zeitersparnis ist es auch besonders mung der dem zweiten Schwellwertdiskriminator

vorteilhaft, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfah- 25 vom Rechner gemeldeten Adresse mit der im zweiten

ren ein interessierender Bereich sofort so lange Adressenspeicher gespeicherten vom Schwellwertdis-

wiederholt wird, wie es erforderlich erscheint, um ein kriminator ein Steuersignal erhält und der mit einer

gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen, ehe die Triggereinrichtung verbunden ist, die so oft die

Abtastung des Spektrums über diesen Bereich hinaus Wiederholung der Abtastung des Spektrums veran-

fortgesetzt wird. Jedesmal, wenn bei dem weiteren 30 laßt, bis in dem Abtastzähler ein vorgewählter Zäh-

Abfragen des Spektrums ein Bereich angetroffen lerstand erreicht ist.

wird, in dem das Signal den vorgegebenen Schwell- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann

wert überschreitet, wird dieser Bereich mehrfach noch ein dritter Schwellwertdiskriminator vorgesehen

abgefragt, so daß trotz dieser mehrfachen Abfragung sein, in dem die Signalamplitude mit einem zweiten,

der interessierenden Bereiche das Gesamtspektrum in 35 höheren Schwellwert verglichen wird und der bei

einem einzigen Arbeitsgang nur einmal abgetastet Überschreiten des Schwellwertes ein Löschen der

wird. Auf diese Weise wird die größtmögliche Ar- Adresse im ersten Adressenspeicher und eine Rück-

beitsgeschwindigkeit erzielt, ohne daß die Gefahr kehr der Vorrichtung in einen Ruhezustand veran-

besteht, daß sehr schwache Linien übergangen laßt. Dieser dritte Schwellwertdiskriminator verhin-

werden. 40 dert demnach das wiederholte Abtasten eines Be-

Um zu verhindern, daß bei Anwendung des erfin- reichs, in dem die Signalamplitude einen bestimmten

dungsgemäßen Verfahrens auch solche Bereiche Spiizenwert erreicht.

mehrfach abgefragt werden, in denen die Signalam- Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in

plitude einen weit über dem Rauschpegel liegenden der Zeichnung in Form eines Blockschaltbildes dar-

Spitzfnwert annimmt, sieht e<ne Ausführungsform 45 gestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben

des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß das und erläutert.

mehrfache Abfragen eines Bereiches unterbunden Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung um-

oder abgebrochen wird, wenn das Signal in diesem faßt einen Rechner 1, der in an sich bekannter Weise

Bereich einen zweiten vorgegebenen, höheren mit einem Spektrometer 2 gekoppelt ist und das

Schwellwert erreicht. Dieser zweite Schwellwert kann 50 Spektrometer veranlaßt, das zu untersuchende Spek-

so gewählt werden, daß er nur wenig über dem trum schrittweise abzutasten. Beispielsweise kann der

Rauschpegel liegt, so daß das mehrfache Abfragen Rechner 1 bei einem Kernresonanz-Spektrometer

des Spektrums nur dann erfolgt, wenn durch gering- eine schrittweise Verstellung der Anregungsfrequenz

fügiges Überschreiten des mittleren Rauschpegels die veranlassen und jeder einzelnen Frequenz eine

Vermutung ausgelöst wird, daß an dieser Stelle eine 55 Adresse zuordnen, an der dann das vom Spektrome-

Spektrallinie vorhanden sein könnte. ter aufgenommene Signal gespeichert wird. Der

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe hat die Rechner kann weiterhin in an sich bekannter und da-

Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung her nicht näher erläuterter Weise eine Anordnung

des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand. zur Mittelwertbildung enthalten, mit deren Hilfe bei

Sie geht dabei aus von einer Vorrichtung mit einem 60 einer wiederholten Abtastung des Spektrums die der

Rechner zur Steuerung einer schrittweisen Abtastung gleichen Adresse zugeordneten Signale addiert und

des Spektrums und Speicherung sowie gegebenenfalls auf beliebige Weise normiert werden, beispielsweise

Mittelung der Signalamplituden, die den jeweils einer durch Bildung des arithmetischen oder geometri-

bestimmten Adresse des Rechners entsprechenden sehen Mittelwertes.

Abtastorten zugeordnet sind. Derartige Vorrichten- 65 Mit dem Rechner sind zwei Adressenspeicher 3

gen sind beispielsweise von Kernresonanz-Spektro- und 4 und ein erster Schwellwertdiskriminator 5 ver-

graphen und Massenspektrographen her bekannt. bunden. Dem Schwellwertdiskriminator werden die

Auch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfin- Signalamplituden zugeführt, die den Adressen zu-

geordnet sind, die den Adressenspeichern 3 und 4 zu- im Schwellwertdiskriminator 8 ein Signal einem Abgeführt werden. Im Schwellwertdiskriminator 5 wird tastzähler 10 zugeführt. Hat die Anzahl der wiederdie Signalamplitude mit einem ersten Schwellwert holten Abtastungen eine in den Abtastzähler voreinverglichen, der von einem Schwellwerterzeuger 6 ge- gegebene Zahl erreicht, erzeugt der Abtastzähler ein liefert wird. Dieser Schwellwert ist einstellbar und 5 Signal, das er der Triggereinrichtung 9 zuführt und wird so gewählt, daß er gerade über dem mittleren das die Triggereinrichtung veranlaßt, die beiden Rauschpegel liegt. Wenn die Signalamplitude den im Adressenspeicher 3 und 4 und die damit verbundene Schwellwerterzeuger6 vorcingestellten Schwellwert Steuerung? zurückzustellen, so daß nach Ablauf der erreicht, liefert der Schwellwertdiskriminator 5 ein letzten Wiederholung dem Schwellwertdiskrimina-Signal an eine Steuerung 7, die den ersten Adressen- io tor 8 vom zweiten Adressenspeicher keine Adresse speicher 3 veranlaßt, die Adresse zu speichern, die zugeführt wird und daher kein Rücksprungsignal dem Ort zugeordnet ist, an dem die Signalamplitude ausgelöst werden kann. Infolgedessen wird nach der den voreingestellten Schwellwert erreicht hat. Wenn durch den Abtastzähler 10 vorgegebenen Anzahl von danach die Signalamplitude wieder unter den vorein- Wiederholungen eines Teilbereichs die Abtastung des gestellten Schwellwert absinkt, was mit Hilfe des 15 Spektrums fortgesetzt.

Schwellwertdiskriminators 5 festgestellt wird, liefert Um 7\i verhindern, daß eine wiederholte Abtadie an den Schwellwertdiskriminator angeschlossene stung eines Teilbereichs stattfindet, wenn die Signal-Steuerung? ein weiteres Signal, das den zweiten amplitude zwischen den in den beiden Adresscnspci-Adressenspeicher 4 veranlaßt, die Adresse des Si- ehern 3 und 4 enthaltenen Adressen einen hohen gnals zu speichern, an dem die Signalamplitude den 20 Wert annimmt, der eine wiederholte Abtastung des am Suiweiiwerterzeuger 6 voreingestellten Schwell- Spektrums unnötig macht, ist ein dritter Schwell" ertwert wieder unterschritten hat. Mit Hilfe der beiden diskriminator 11 vorgesehen, dem vom Rechner 1 die Adressenspeicher 3 und 4 wurden demnach automa- Signalamplitude und von einem zweiten Schwellwerttisch die Grenzen eines Teilbereiches des Spektrums erzeuger 12 ein Schwellwert zugeführt wird, der höfestgelegt, an denen die Signalamplitude einen vorbe- 25 her ist als der die Grenzen des zu wiederholenden stimmten Schwellwcrt überschreitet und wieder un- Bereichs bestimmende Schwellwert. Erreicht die Siterschreitet und der mehrfach abgetastet werden soll. gnalamplitude den vom zweiten Schwellwerterzeugcr um festzustellen, ob sich hier ein echtes Signal befin- 12 an den Schwellwertdiskriminator 11 gelieferten det oder nicht Schwellwert, so führt der Schwellwertdiskriminator

Zur Wiederholung des durch die Adressen in den 30 11 dem ersten Adressenspeicher 3 und der damit ver-

Adressenspeichern 3 und 4 festgelegten Bereichs wird bundenen Steuerung 7 ein Signal zu. das beide Bau-

von der Steuerung? zusammen mit dem an den teile auf Null zurückstellt. Es kann durch eine r.iJit

Adressenspeicher 4 gerichteten Befehl, eine Adresse näher dargestellte einfache Zählschaltung dafür

zu speichern, ein weiterer Befehl an den Rechner 1 Sorge getragen werden, daß ein Zurückstellen des

geschickt, an die Adresse 3 zurückzukehren und von 35 Adressenspeichers 3 und der Steuerung 7 durch den

dort an die Abtastung zu wiederholen. dritten Schwellwertdiskriminator 11 nicht mehr mög-

Damit dieser Rücksprung mehrfach erfolgen kann, lieh ist. wenn zwischen der im ersten Adressenspeiist ein zweiter Schwellwertdiskriminator 8 vorgese- eher 3 enthaltenen Adresse und der Adresse, an der hen. dem die vom Rechner gebildeten Adressen zu- der dritte Schwellwertdiskriminator 11 ein Signal liegefuhrt werden, damit sie mit der in dem zweiten 40 fert. ein zu großer Abstand besteht. Weiterhin Adressenspeicher vorhandenen Adresse verglichen könnte das Signal des Schwellwertdiskriminators 11 werden. Bei Übereinstimmung der beiden Adressen in diesem Falle dazu benutzt werden, eine mehrfache erhält eine mit dem zweiten Schwellwertdiskrimina- Abtastung des Bereichs zwischen der im ersten tor 8 verbundene Triggereinrichtung 9 ein Signal, das Adressenspeicher 3 enthaltenen Adresse und dem wieder dem Rechner den Rücksprungbefehl erteilt. 45 Ansprechen des dritten Schwellwertdiskriminators 11 Außerdem wird bei Übereinstimmung der Adressen zu veranlassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Patentansprüche: automatischen Abfrage von Spektren mit einem geeigneten Detektor, insbesondere von Spinresonanz-

1. Verfahren zur automatischen Abfrage von Spektren, bei dem einzelne Bereiche des Spektrums Spektren mit einem geeigneten Detektor, insbe- 5 mehrfach abgefragt und die dabei gewonnenen Meßsondere von Spinresonanzspektren, bei dem ein- werte gemittelt werden können.

zelne Bereiche des Spektrums mehrfach abgefragt Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift

und die dabei gewonnenen Meßwerte gemittelt »Feingerätetechnik«, 13. Jahrgang (1964), Heft 12,

werden können, dadurch gekennzeich- S.570 und 571, bekannt. Das bekannte Verfahren

net, daß das Gesamtspektrum nur einmal abge- io dient zur automatischen Abfrage von Massenspek-

fragt wird und bei Erreichen eines Bereichs, in tren, und zwar speziell zu massenspektrometrischen

dem das Signal einen vorgegebeneu Schwellwert Isotopenanalysen, bei denen von vornherein genau

überschreitet, dieser Bereich wählbar oft mehr- bekannt ist, welche Massenlinien die vorkommenden

fach abgefragt wird. Isotopen aufweisen. Das bekannte Verfahren besteht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 darin, daß bei der automatischen Abfrage der Maskennzeichnet, daß das mehrfache Abfragen eines senspektren jeweils nur diejenigen Bereiche abgefragt Bereichs unterbunden oder abgebrochen wird, werden, in denen solche Massenlinien vorkommen wenn das Signal in diesem Bereich einen zweiten können, wogegen alle dazwischenliegenden Bereiche vorgegebenen, höheren Schwellwert erreicht. übersprungen werden. Bei mehrfach hintereinander

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- ao erfolgenden Abfragungen des Spektrums werden jerens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Rechner weils alle interessierenden, vorgewählten Bereiche zur Steuerung einer schrittweisen Abtastung des unter überspringen der dazwischenliegenden BeSpektrums sowie Speicherung und gegebenenfalls reiche hintereinander abgefragt, und es wird diese Mittelung der Signalamplituden, die den jeweils Abfrage des Gesamtspektrums so oft wiederholt, wie einer bestimmten Adresse des Rechners entspre- 35 es notwendig erscheint. Das bei dem bekannten Maschenden Abtastorten zugeordnet sind, gekennn- senspektrometer angewendete Verfahren beschränkt zeichnet durch einen ersten, mit einem ersten sich ;Jso darauf, bei der Aufnahme des Spektrums Schwellwertdiskriminator (5) gekoppelten Adres- die Messung auf diejenigen diskreten Linien zu besenspeicher (3) zur Speicherung der vom Rechner schränken, die das zu untersuchende Isotop aufwei-(1) gelieferten Adresse eines Abtastortes, an 30 sen kann. Die Bereiche, in denen diese Linien liegen dem die Signalamplitude einen ersten, mit können, müssen vor dem Beginn des Aufnahmeverdem Schwellwertdiskriminator (5) festlegbaren fahrens vorgewählt werden. Dieses Verfahren ist je-Schwellwert erreicht, durch einen zweiten Adres- doch dann nicht anwendbar, wenn Untersuchungen senspeicher (4) zur Speicherung der Adresse des- auszuführen sind, bei denen nicht vorhersagbar ist, jenigen Abtastortes, an dem die Signalamplitude 35 bei welchen Frequenzen Linien des Spektrums zu erden ersten Schwellwert wieder untei-schreitet, und warten sind und erst die Messung ergeben muß, an durch eine mit den beiden Adressenspeichern welchen Stellen und in welcher Dichte Linien vor-(3.4) gekoppelte Steueranordnung (8,9,10) zur handen sind. Bei der Massenspektrometrie besteht Steuerung einer mehrfach wiederholten Abta- auch nicht das Problem, daß die Signale sehr schwastung des Spektralbereichs zwischen den in den 40 eher Linien im Rauschpegel der Meßapparatur liegen beiden Adressenspeichern (3,4) gespeicherten und daher die Gefahr besteht, daß solche Linien Adressen. nicht entdeckt werden.