DE1945778C - Analysator zur Phasenanalyse von Objekten unter dem Mikroskop - Google Patents

Description

40 führung von photometrischen Messungen ist vorteilhaft die Registriereinrichtung an mindestens eine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Analysator weitere Einheit angeschlossen.

zur Phasenanalyse von Objekten unter dem Mikro- Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausfüh-

skop, der hintereinander geschaltet einen Phasen- rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnunzustandsselektor und eine Registriereinheit enthält, 45 gen näher erläutert. Es zeigt

wobei der Phasenzustandsgeber ein Mikroskop mit F i g. 1 eine Blockschaltung des Analysators ge-

einem elektrischen Umformer sowie einen Präparat- maß der Erfindung,
träger enthält. F i g. 2 Spannungslinien, die das Prinzip der For-

Ein derartiger Analysator ist aus dem sowjetischen mierung eines elektrischen Kanals des Phasenzu-Urheberschein 181 338 bekannt. Dort ist ein Inte- 50 standsselektors mit Hilfe von hintereinandergeschalgrationstisch beschrieben zur Phasenanalyse von Ob- teter Formierungseinrichtung für extreme Spannungsjekten unter einem Mikroskop, und zwar bestehend bzw. Stromwerte und Amplitudendiskriminator veraus einem Objekttisch mit einem elektromagnetischen deutlichen,

Schrittschaltwerk, einem System elektromagnetischer Fig. 3 Spannungskurven an verschiedenen Stellen

Zähler und Einschaltvorrichtungen. Diese Vorrich- 55 der Blockschaltung gemäß der Erfindung,
tung besitzt einen Impulsgenerator, der auf den Ein- Der vorliegende Analysator enthält einen Phasengang des elektromagnetischen Schrittschaltwerkes zustandsgeber 1 (F i g. 1), einen Phasenzustandsselekgeschaltet ist und außerdem einen auf dem Tisch an- tor 2 und eine Registriereinheit 3. Der Phasengeordneten Piezogeber zur Verhinderung der Zäh- zustandsgeber enthält ein Mikroskop 4 mit einem lung falscher Impulse. 60 fotoelektrischen Umformer 5 sowie einen Präparat-

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Genauigkeit träger 6 mit Synchronisator 7, der beispielsweise auf der mit diesem Analysator durchzuführenden Ana- der Treibwelle 8 des Präparatträgers montiert ist. Im lyse infolge unzureichender Abstimmung nicht den Präparatträger 6 ist ein Präparat (Objekt) 9 eingegewünschtcn Genauigkeitsgrad aufwiesen urr! daß spannt, das unter dem Mikroskop betrachtet wird, sich dieser Analysator nicht für eine Zusammen- 65 Zur Begrenzung der zu fotometrierenden Oberfläche setzun^'janalyse und zur Photometrierung einer Phase des Objekts dient eine Blende 10, die beispielsweise signete. zwischen dem Mikroskop 4 und dem fotoelektrischen

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- Umformer S aufgestellt ist.

Der Phasenzustandsselekto-2 enthält mindestens Dem Eingang eines derartigen Extremators II wird

eine Formierungseinrichtung fur extreme Spannuhgs- z. B. eine Spannung U(t) zugeführt, die sich nach der bzw. Stromwerte (Extremator 11), dessen Ausgang Geraden MN (F i g. 2, b) ändert. Es wird verlangt mit dem Eingang des AmpHtudendiskriminators 12 mit Hilfe voa einer ·. Extremator II und einem Diskriüber einen Modulator 13 verbunden ist. Bei einigen 5 minator 12 einen elektrischen Kanal derart zu for-Extrematoren 11 ist es möglich, eine Mehrkanal- rnieren, daß die Kanalbreite d*rch die Werte U₁ und schaltung für die Phasenselektion aufzubauen. i/₄ der Eingangsspannung C/(f) begrenzt wird, bei-

Es ist möglich, zwischen dem Extremator 11 und spielsweise zu den Zeitmomenten I₁ und f₄, während dem Diskriminator 12 zwecks Erleichterung der Lö- die Kanalmitte mit dem Wert U₀ derselben Spannung sung einer Teilaufgabe dir Kprnzusammensetzung io zu dem Zeitpunkt f₀ zusammenfällt. Zu diesem Zweck (Bestimmung der Gesamtzahl der Körner unabhän- wird der Extremator II derart eingestellt, daß im gig von deren Korngröße) eine zusätzliche Direktver- Punkt /₀ · U₀ ein Extremum der Eingangsspannung bindung herzustellen. {/(/) künstlich ausgebildet wird. Die Ausgangsspan-

Der Geber 1 und der Selektor 2 sind miteinander nung des Extremators ändert sich hierbei nach der dermaßen verbunden, daß der Ausgang des foto- 15 Vollinie/,"<„//' (Fig. 2,c) mit einem Extremum metrischen Umformers 5 mit dem Eingang des Ex- im Punkt t₀. Diese Spannung ist ?' den Eingang des tremators II und der Ausgang des Synchronisators 7 Amplitudendiskriminators 12 gelegt dessen Anmit dem Eingang des Modulators Π «ekoppelt sind. sprechschwelle durch die Spannung U₅ bestimmt Zur Verringerung der Trägheit und folglich zur wird. Der Wert der Spannung U₅ wird so gewählt, Verbesserung des Auflösungsvermögens des Analysa- 20 daß sie der t.forderlichen Kanalbreite nach der Einlors hei einer Korngrößenanalyse ist zwischen dem gangssp .nnung entspricht. In der Tat erscheint das fotoelektrischen Umformer 5 und dem Extremator 11 Signal, dessen Spannungsverlauf beispielsweise durch eine Anpassungsstufe 14 geschaltet, als welche bei- die gebrochene Linie/,/_ol/₄ (Fig. 2,d) angedeutet spielsweise ein Katoden- bzw. Anodenfolger verwen- ist, am Ausgang des Diskriminators 12 erst dann, det werden kann. »5 wenn die Spannung an dessen Eingang den Schwel-

Zwecks Vergrößerung der Leistung von Synchron- lenwert U_tt übersteigt.

impulsen und Erhöhung der Stabilität deren Form ist Der Verlauf t" t_o\" der Ausgangsspannung des

der Synchronisator 7 mit dem Modulator 13 über Extremutors schneidet den Schwellenwert der Spaneinen ImpulsgeneratorlS verbunden, der entweder nung U₅ (Fig. 2,c) in den Punkten f," und f₄". Inin Form eines durch den Synchronisator 7 fremd- 30 dem man durch die Punkte /,", /„, r₄" Geraden, die erregten Generators (Begrenzungsverstärkerbetrieb) zur Achse U parallel sind, bis zur Schnittstelle mit oder eines selbsterregten Generators ausgeführt wer- der Geraden MN der Eingangsspannung (Fig. 2,b) den kann, dessen Schwingungen durch den Synchro- und mit der Zeitachse/ (Fig. 2, rf) zieht, überzeugt nisator 7 synchronisiert werden. man sich davon, daß die Spannungswerte U, und LZ₄

Die Registriereinheit 3, die elektrische Meßgeräte 35 Kanalgrenzen sind, während der Eingangsspannungs-,■nthält, kann zusätzliche Verbindungen mit verschie- wert U₀ (F i g. 2, b) die Kanalmitte ist, worauf es auch denen Einheiten des Analysators zur Absiimmung, ankam. Dabei existiert das Signal am Ausgang des Betriebskontrolle u. dgl. aufweisen. Beispielsweise ist Amplitudendiskriminators 12 nur im Zeitintervall in der Fig. 1 eine zusätzliche Verbindung zwischen von f, bis f₄ (Fig. 2,d), was der Eingangsspannung der Registriereinheit 3 und der Anpassungsstufe 14 40 f/₄ > U,_n > U_x des Extremators II entspricht. Die gezeigt, die die Durchführung von fotometrischen Form des Signals am Ausgang des Amplitudendtskri-Messungen (Bestimmung von Phasenreflexior.s- bzw. minators 12 ist von dessen Schaltung abhängig und Phasendurchlässigkeitskoeffizienten vom Objekt) er- kann beliebig sein.

möglicht. Die Kanalbreite kann man ändern, indem man den

Nachstehend wird das Prinzip der Formierung 45 Spannungsschwelknwert des Amplitudendiskrimina-

eines elektrischen Kanals vom Phasenzustandsselek- tors 12 reguliert. Beispielsweise wird die Kanalbreite

tor (Fig. 2) und danach die Arbeitsweise des Analy- nach der Eingangsspannung bei Änderung des Span-

sators dargelegt. nungsschwellenwertes von U₅ bis U₀ (Fig. 2,c)

Unter dem Fachwort »Kanal« wird hier und im schmaler und durch die Grenzwerte von U₂ bzw. U₃

weiteren ein Phasenzustandsbereich des zu unter- 50 der Eingangsspannung (Fig. 2,ft) bei unveränder-

suchenden Objekts (Präparats) verstanden, in dessen licher Lage der Mitte beschränkt, der die Spannung Grenzen die Phasenzustände im Lauft, von einem U₀ entspricht.

Zyklus der Analyse, d. h. der Abtastung der Ober- Die Kanalbreite kann man auch ändern, indem

fläche des Präparats, auszuscheiden und zu registrie- man den Verstärkungskoeffizienten des Extremators ren sind. 55 regelt. So z.B., wenn man bei einem festgelegten

Zur Formierung des obengenannten Kanals ge- Wert U₀ (Fig. 2,c) den Verstärkuiigskoeffizienten nügt es, den Ausgang des Extremators II mit dem des Extremators 11 verringert, ändert sich der AusEingang des Amplitudendiskriminators 12 (Fig. 2, α) gangsspannungsveilauf des Extremators, dem die zu verbinden. Bekanntlich stellt der Extremator eine Linie /.,' I_n f.,¹ entspricht, zu einem Verlauf, dem die Vorrichtung zur künstlichen Formierung eines Ex- 60 gebrochene Linie /,'/„/,' entspricht, wahrend der tremums von Eingangsspannung oder -strom U(t) in Kanal nach der Eingangsspannung nicht durch die einem vorgegebenen Punkt dar. Die Vorteile einer Werte von U., bzw. t/., (Fig. 2,6), sondern durch Verbindung des Extremators II mit dem Diskrimina- die vor. U₁ bzw. U_x begrenzt wird. Es ist dabei otrentor 12 bei der Selektion werden nur in dem Fall reali- sichtlich, daß die Kanalmitte, die der Eingangsspansiert, wenn der Extremator es gestattet, am Ausgang 65 nung U₀ entspricht, ihre Lage nicht ändert, immer einen Nullwert von Spannung oder Strom im Das letzter: Regelungsverfahrjn fur die Kanai-

Extremalpunkt unabhängig vom Eingangsspannungs- breite ist vorzuziehen, c!a es einen größeren Abstimmwcrt UU)I =t„ in demselben Punkt zu erhalten. bereich nach der l-ingangsspaninmg gewahrleiste!:

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bei Änderung des Verstärkungskoeffizienten des Die Kanalbreite und -lage beim Selektor werden so Extremators 11 vom Null- bis zum Maximalwert gewählt, daß in den Bereich des Kanals nur die Einändert sich die Kanalbreite des Phasenzustandsselek- gangsspannungssprünge Il gelangen, die durch die tors vom Unendlichen bis zum Minimum, und um- Spannungen U₁ bzw. U₄ bestimmt werden. Wenn gekehrt. Der Verstärkungskoeffizient des Extrema- 5 dabei die Kanalmittel, die durch die Spannung U₀ tors 11 kann beispielsweise mit Hilfe eines Span- bestimmt wird, mit dem Pegel des Eingangsspannungsminderers geregelt werden, der an den Aus- nungssprunges II zusammenfällt, nimmt der Sprung II gang des Extremators 11 angeschlossen ist (es ist am Ausgang des Extremators 11 einen Extremwert nicht ratsam, den Spannungsmindercr an den Ein- (Nullwert) in bezug auf die Spannungssprünge I und gang des Extremators zu schalten, weil hierbei nicht io III (Fig. 3, c) an, die den anderen Phasen des Obnur die Kanalbreite, sondern auch die Lage der jekts 9 (Fig. 1) entsprechen. Kanalmitte geändert wird). Zur Bewertung der Dauer von jedem Sprung wer-Zur Änderung der Lage der Kanalmitte ohne den diese im Modulator 13 durch Standardimpulse Änderung der KanalHreite soll der Extremumaus- moduliert, die durch den Generator 15 erzeugt bildungspunkt verschoben werden, wobei der Extre- 15 werden.

mator 11 unter Beibehaltung eines festgelegten Span' Die Arbeit des Impulsgenerators 15 wird mit der

nungsschwcllenwertes des Amplitudendiskriminators des Präparatträgers 6 mit Hilfe des Synchronisators 7

12 umgestellt wird. Aus der F i g. 2, c ist beispiels- synchronisiert, wonach auf die Längeneinheit dei

weise ersichtlich, daß, wenn der Ausgangsspannungs- Verschiebung (ZdIe) die gleiche Impulszahl unab-

verlauf I₂U₀I₃ ¹ des Extremators 11 derart veischo- ao hängig von der Verschiebungsgeschwindigkeit (Ab-

ben wird, daß die Spitze in den Punkt r, kommt, die tastgeszhwindigkeit) des Präparats 9 kommt.

Spannung, die der Mitte des elektrischen Kanals ent- Zum Ausgang des Amplitudendiskriminators 12

spricht, sich vom Wert U₀ bis zum Wert U_a (F i g. 2, b) (F i g. 1) kommt ein Impulspaket (F i g. 3, e) durch,

ändert, während die Kanalbreite nach der Eingangs- das dem Eingangsspannungssprung II des Extrema-

spannung des Extremators unveränderlich bleibt: 15 tors 11 (Fig. 1) entspricht Dieses Impulspakel

\U -U \ = \U -U \ (Fig. 3, e) wird in die Registriereinheit 3 (Fig. 1]

¹² *' ' ° ^4l# geschickt.

Der Vorteil des dargelegten Verfahrens zur For- Die Registriereinheit 3 kann beliebiger Art (bei· mierung des Kanals im Phasenzustandsselektor 2 be- spiclsweise mehrkanalig) unter der Bedingung sein, steht also darin, daß es gestattet, die Hauptparameter 30 daß sie in der Lage ist, die Impulspakete des Syndes elektrischen Kanals (Breite und Lage) unabhän- chronisators 7 auf die Kanäle je nach der Impulsgig voneinander zu regeln. zahl des Pakets zu verteilen, die Paketzahl in jedem Die dargelegte Arbeitsweise ist schaltungstechnisch Kanal und die Gesamtzahl von Impulsen aller Pakete einfach, exakt, zuverlässig und universell. zu zählen.

Der Analysator zur Phasenanalyse von Objekten 35 Die Registriereinheit muß schnellwirkend genu{ unter dem Mikroskop arbeitet wie folgt: sein und ein zureichendes Fassungsvermögen dei Der Präparatträger6 (Fig. 1) verschiebt das Prä- Zähler haben. Es ist z. B. zweckmäßig, daß das Fasparat 9 bezüglich des Mikroskops 4. Der Lichtstrom, sungsvermögen der Zähler der Zahl von Impulser der der Flächenhelligkeit der Gebiete des Präparats 9 gleich ist, die durch den Synchronisator 7 für di( proportional ist, wirkt, indem er die Feldblende 10 40 Abtastzeit der zu untersuchenden Oberfläche de« passiert, auf den fotoelektrischen Umformer 5 ein. Objekts erzeugt werden. Wenn diese Zahl durch zehr Die Feldblende 10 begrenzt die zu fotomctrierende teilbar ist, so wird der Analysenbefund durch der Oberfläche des Präparats 9, wodurch das Auflösungs- Zähler unmittelbar in Prozent angezeigt, was die vermögen des Analysators nach der Korngröße ge- Zeit für die Bearbeitung des Analysenbefunds versteigert wird. In der Fig. 3 ist eine Zeilenstrecke 45 kürzt.

gezeigt, die durch die Abbildung der Pupille der Bei einer quantitativen Analyse erfolgt in dei

Blende 10 auf der Oberfläche des Präparats 9 ge- Registrier:inheit 3 eine Summierung von Impuls«

bildet wird. Die genannte Zeilenstreck: überquert aller Pakete, die zu deren Eingang durchgekommet

Gebiete (Körner) des Präparats mit verschiedenen sind, worauf die Registriereinheit den Wert des Pro Reflexions- bzw. Durriiiassigkeitskoeffizienten (d. h. 50 zentgehaltes der ausgeschiedenen Phase des Objekt:

verschiedene Phasen), beispielsweise A₁, R_t und R₉. angibt.

Am Ausgang des fotoelektrischen Umformers 5 *lei einer Korngrößenanalyse wird in der Regi

(Fig. I) und folglich am Ausgang der Anpassungs- striereinheit3 eine Verteilung und Summierung voi

stufe 14 entstehen Spannungssprünge I, II und III Impulspaketen nach einzelnen Korngruppen je nacl (Fig. 3,ft), wobei die Sprunghöhe jeweils der Hellig- 55 der Zahl von Impulsen in jedem Paket durchgeführt

keil (d. h. dem Reflexions- bzw. Durchlässigkeits- worauf die Registriereinheit am Ausgang eine Ver

kocffizicnlen) des Kotnes und die Sprungzeit der teilungskurve für die Längen von zufälligen Schnitt«

Länge der Strecke der Abtastzeile mit in gleicher der Körner nach Auiastzeilsn angibt.

Pha«; befindlichen Körnern proportional ist. Diese Kurve wird nach einer einfachen mathema Die Phasenzustandssebktion des Objekts läuft also 60 tischen Verarbeitung, die auf der Wahrscheinlich

auf eine Selektion nach Amplituden- und Zeitmerk- keitstheorie und der mathematischen Statistik beruht

malen der Spannungssprünge am Ausgang der An- in eine wahre Verteilungskurve der Kornzahl al

pasMingsslufc 14 (F i g. 1) hinaus. Funktion deren Korngröße verwandelt.

Is wird angenommen, daß es notwendig ist, die Zur I-öfung einer Teilaufgabe der Kornzuiammen Körner der Phase R₁ (F i g. 3, a) nach der Korngröße 65 seining — nämlich zur Bestimmung der Gesamtzah

ansTUcchcidrn, aus/u/äblen und auszusortieren. Der der Körner der ausgeschiedenen Phase sind dii

Phase des Objekts entspricht der Fingangsspannungs- Konizahlen nach Knrngnippcn zu addieren. Die

sprang Il (I- i g. 3, h). sdbe Aufgabe kann bedeutend schneller grlöM wer

den, wenn der Extrematorll mit dem Amplitudendiskriminator 12 direkt, in Umgehung des Modulators 13, gekoppelt wird.

Nachd.m die Schwelle des Driskriminators 12 in Übereinstimmung mit dem erforderlichen Spannungssprung t/₅ (F i g. 3, c) eingestellt worden ist, können die unmodulierten Spannungisprünge II (F i g. 3, f) ausgeschieden werden, die den Körnern der zu analysierenden Phase des Objekts entsprechen.

Diese Sprünge II werden in der Registriereinheit 3 (Fig. 1) summiert, worauf die letztere die Gesamtzahl von zufälligen Schnitten der Körner liefert, die in eine wahre Kornzahl der ausgeschiedenen Phase umgerechnet wird.

Mit Hilfe von Elektromeßgeräten der Registriereinheit 3, die an die Anpassungsstufe 14 angeschlossen sind, kann man den Reflexions- bzw. Durchlässigkeitskoeffizienten der zu untersuchenden Phase messen, was deren Beurteilung bei einer qualitativen

ίο Analyse erleichtert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

209639/35:

Claims (4)

¹ "

gründe, einen Analysator zur Phasenanalyse von Ob-

Patentansprüche: jekten unter dem Mikroskop anzugeben, der infolge

verbesserter Synchronisation genauere Analysen- *J. Analysator zur Phasenanalyse von Objekten ergebnisse liefert und auch eine quantitative Analyse unter dem Mikroskop, der hintereinandergeschal- 5 nach Komponenten, Korngrößenanalysen un<J Photet einen Phasenzustandsselektor und eine Regi- tometrierung ohne Verwendung von Relaissystemen striereinheit enthält, wobei der Phasenzustands- und ohne Vergrößerung der Zahl von Funktionsgeber ein Mikroskop mit einem elektrischen Um- einheiten durchzuführen gestattet,
former sowie einen Präparatträger enthält, da- Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß durch gekennzeichnet, daß der Präparat- io der Präparatträger mit einem Synchronisator gekopträger (6) mit einem Synchronisator (7) gekoppelt pell ist und daß der Phasenzustandsselektor mindeist und daß der Phasenzustandsselektor (2) min- stens eine Formierungseinrichtung für extreme Spandestens eine Formierungseinrichtung (11) für ex- nungs- bzw. Stromwerte enthält, deren Eingang an treme Spannungs- bzw. Stromwerte enthält, deren den Ausgang des photoelektrischen Umformers anEingang an den Ausgang des photoelektrischen 15 geschlossen und deren Ausgang mit dem Eingang Umformers (5) ingeschlossen und deren Aus- eines Amplitudcndiskriminators des Phasenzustandsgang mit dem Eingang eines Amplitudendiskri- selektors über einen Modulator verbunden ist, der minators (12) des Phasenzustandsselektors (2) an den Ausgang des Synchronisators angeschlosüber einen Modulator (13) verbunden ist, der an sen ist.

den Ausgang des Synchronisators (7) angeschlos- ao Die Synchronisiereinrichtung gewährleistet, daß

sen ist. der Vorschub des Integrationstisches und die erhal-

2. Analysator nach Anspruch 1, dadurch ge- tenen elektrischen Signale synchron miteinander in kennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des die Aufzeichnungsvorrichtung eingespeist werden, photoelektrischen Umformers (5) und dem Ein- Die Formierungseinrichtung hat den Zweck, die eingang der Formierungseinrichtung (II) für ex- as gespeisten elektrischen Signale zur besseren und treme Spannungs· bzw. Slromwerte eine Anpas- sicheren Auswertung in extremere Spannungs- bzw. sungsstufe (14) vorgesehen ist. Stromwerte umzuwandeln. Durch den Amplituden-

3. Analysator nach Anspruch 1 und 2, da- diskriminator werden die Signale in Amplitudenwerte durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Aus- umgewandelt, wie beispielsweise Schwarz-Weißgang des Synchronisators (7) des Präparatträgers 30 Werte.

(6) und dem Eingang des Modulators (13) ein Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be-

Impulsgenerator (15) vorgesehen ist. steht darin, daß zwischen dem Ausgang des photo-

4. Analysator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch elektrischen Umformers und dem Eingang der Forgekennzeichnet, daß die Registriereinrichtung (3) mierungseinrichtung für extreme spannungs- bzw. zur Abstimmung des Analysators und zur Aus- 35 Stromwerte eine Anpassungsstufe vorgesehen ist.
führung von photometrischen Messungen an den Vorzugsweise ist zwischen dem Ausgang des Syn-Ausgang von mindestens einer weiteren Einheit chronisators des Präparatträgers und dem Eingang angeschlossen ist. des Modulators ein Impulsgenerator vorgesehen.

Zur Abstimmung des Analysators und zur Aus-