DE1952283C3 - Einrichtung zur Bestimmung und Registrierung des Anteils und der Verteilung von digital anfallenden Meßwerten - Google Patents

Description

befindet, deren Flächenanteil bestimmt werden solt durchlaufenen Konzentrationsverteilung in Abhän-Die Impulse eines zu diesem Schaltkreis parallel- gigkeit von der Zeit t wieder. Es seien vier Anteile geschalteten, mit bekannter, konstanter Frequenz A, B, C und D konstanter Intensität und damit konarbeitenden Oszillators werden vom Schaltkreis so stanter Konzentration vorhanden, wobei nur drr lange durchgelassen, wie sich der Elektronenstrahl 5 Anteil C in den zu untersuchenden Bereich zwischen auf der zu messenden Phase befindet. Ein Zählwerk den Schwellen51 und 52 fällt. Die durchgezogene mißt die Anzahl dieser Impulse, so daß aus dieser Kurve I zeigt das am Mittelwertmesser auftretende Anzahl die Geoamtverweilzeit des Elektronenstrahls analoge Ausgangssignal. Offensichtlich wird in den auf der zu messenden Phase und aus dieser und der Zeiten α und d im Diskriminator ein Signal ausgelöst bekannten Gesamtabtastzeit T der gewählten Gera- io und registriert, obwohl der während dieser Zeit den bzw. Fläche der Anteil jener Phase ermittelt abgetastete Probenbereich nicht in den eingestellten werden kann, auf deren durch eine charakteristische Konzentrationsbereich fällt. Während der Zeit b wird Phaseneigenschaft hervorgerufenen Spannungen der kein Signal registriert, obwohl die Konzentration in Diskriminator eingestellt ist. den zu untersuchenden Bereich fällt.

Bei diesen bisher bekannten lntensitätsdiskriinina- 15 Das Auftreten eines Fehlsignals in der Zeit a toren ist also dem Röntgenstrahlmeßkanal stets ein und a' äuße.i sich bei rasterförmiger Abtastung der Mittelwertmesser (englisch: Ratemeter) nachgeschal- Probe in dem Erscheinen von Aufhellungszonen auf tet, dessen analoges Ausgangssignal weiterverarbeitet dem Bildschirm, die fälschlicherweise auf Vorhanwird. Die Benutzung von Mittelwertmessern und die densein von Konzentrationen im zu untersuchenden analoge Signaldiskriminierung sind aber mit Nach- 20 Bereich deuten. Mit wachsender Zeitkonstantc des teilen verbunden. Mittelwertmessers werden diese Zonen größer. Die

Das analoge Ausgangssignal eines Mittelwert- Zeit α und damit auch die Zone wächst ersichtlich messers ist in seiner momentanen Amplitude nicht mit dem Anwachsen der IntensitätsdifTerenz(ßbis A). nur abhängig von der Impulsrate, sondern schwankt Damit ist die Größe der Zonen von den Amplituden je nach der am Mittelwertmesser eingestellten Zeit- 25 Λ und ß, d. h. also von den absoluten Konzentrakonstante. Fig. 1 und 2 zeigen den Verlauf des tionen an solchen Stufen abhängig.
Signals I in Abhängigkeit von der Zeit / bei kon- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

sianter Konzentrationsverteilung auf der Probe. In aufgezeigten Mangel der analogen Impulsdiskrimi-F i g. 1 sind die statistischen Schwankungen bei nierung zu beheben.

kleiner Zeitkonstante dargestellt, in Fig. 2 bei großer 30 Diese Aufgabe wird in der im Anspruch 1 be-Zeitkonstante. anspruchten Weise gelöst.

Wird die Zeitkonstante groß gewählt, um die Nach der Erfindung wird also das digital anfal-

Schwankungen des Ausgangssignals am Mittelwert- lende Meßsignal (Impulsfolge) bis zur Registrierung messer klein zu halten, so tritt beim Durchlaufen digital weiterverarbeitet. Ein Mittelwertmesser ist einer Konzentrationsgrenze eine Verfälschung da- 35 daher überflüssig.

durch auf, daß die Signalamplitude verzögert der Die Zeilenabtastzeit T wird in η Zeitintervalle der

tatsächlichen Röntgenintensität folgt. Das ist in Länge TIn geteilt, wobei η von der geforderten Auf-F i g. 3 grafisch dargestellt. Die gestrichelte Kurve lösung abhängt. Die anfallenden Meßimpulse werden gebe die tatsächliche Röntgenintensität einer in der in einem Zähler gezählt und erst am Ende jedes Zeilenabtastzeit T durchlaufenen Konzentrations- 40 Zeitintervalles mit den beiden wahlweise gesetzten, verteilung in Abhängigkeit von der Zeit t wieder. digital einstellbaren Grenzwerten verglichen. Die Die Intensität springt während der Zeit T in den von Aussage, ob die Impulsrate innerhalb oder außerhalb der unteren Schwelleil und der oberen Schwelle52 des gesetzten Bereichs liegt, wird gespeichert und eingegrenzten (schraffiert gezeichneten) Bereich. Die mit der Aussage des folgenden Zeitintervalles verausgezogene Kurve zeigt das Ausgangssignal 1 des 45 glichen. Im nächsten Zeitintervall wird die Auslage Mittelwertmessers. Die Bereichsgrenze wird um 11 des vorausgehenden Zeitintervalles zur Registrierung verspätet durchlaufen und die Konzentrationsgrenze freigegeben. Nur wenn die Aussage des vorausgehenauf der Kathodenstrahlröhre um /1 verspätet an- den und des folgenden Zeitintervalles innerhalb der gezeigt. gewählten Bereichsgrenzen liegen, wird die Aussage

Wählt man die Zeitkonstante klein, dann ergibt 50 des vorausgehenden Bereichs als Ja-Aussage bewertet sich eine zu starke Amplitudenschwankung des und abschließend registriert.

Signals vom Mittelwertmesser. Nach F i g. 4. bedeutet Fehlsignale wie bei der analogen Meßwertverarbei-

das, daß bei eng nebeneinanderliegenden Schwellen lung, ζ. B. das Auftreten von Aufhellungen beim eine ständige Über- oder Untersteuerung der ein- Durchlaufen der gewählten Schwellen, werden nach gestellten Konzentrationsgrenzen und damit eine 55 der erfindungsgemäßen Einrichtung vermieden. Die falsche Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre in Kauf Einstellung der Zeitintervalle am Zeitgenerator ist genommen werden muß. Werden die Schwellen 51 einfach, Fehlermöglichkeiten durch Wahl einer und 5 2 dagegen genügend weit auseinander gelegt, falschen Zeitkonstanten entfallen,
können kleine Konzentrationsunterschiede nicht Vorteilhafte weitere Ausbildungsformen der Erfin-

mehr diskriminiert werden. 60 dung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Auch schon bei kleinen Zeitkonstanten tritt nach Die Erfindung wird an Hand von vier Figuren

der herkömmlichen Meßmethode an Rändern von eines Ausführungsberspiels näher erläutert.
Probenbereichen gleicher Konzentration, bei denen Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild eines digitalen

die Signalamplitude auf einen Wert oberhalb oder Impulsdiskriminators in Verbindung mit einer unterhalb des Grenzwertbereichs springt, ein Fehl- 65 Mikrosonde;
signal auf. Das ist in Fig. 5 dargestellt. Fig. 6 zeigt in einer grafischen Darstellung den

Die gestrichelte Kurve gebe wiederum die Rönt- zeitlichen Verlauf der vom Zähler 5 abgegebenen genintensität einer während der Zeilenabtastzeit 7 Impulsraten;

F i g. 7 zeigt in einer grafischen Darstellung den zu F i g. 6 gehörenden zeitlichen Verlauf der vom Vergleicher 8 ausgegebenen logischen Werte;

F i g. 8 zeigt in einer grafischen Darstellung den zu Fig. 7'gehörenden zeitlichen Verlauf der vom Verglcicher 14 nach der UND-Verknüpfung ausgegebenen logischen Werte.

Nach Fig. 9 trifft der Elektronenstrahl 1 einer Mikrosonde eine Stelle auf der Probe 2, die linicn- oder rasterförmig abgetastet wird. Die Röntgenstrahlintensität wird im Aufnehmer 3 in elektrische Impulse umgewandelt, die in dem Impulskanal 4 verstärkt werden. Der Zeitgenerator 6 unterteilt die Zeilenabtastzeit T in einstellbare Zeitintervalle und steuert alle Funktionsgruppen des Impulsdiskriminators an. Nach jedem Zeitintervall unterbricht er periodisch die Impulszählung und schiebt die Impulsrate von Zähler 5 in den Speicher 7. Die Zählerinformation von Speicher 7 wird im Vergleicher 8 mit der am Grenzwertsteller 10 digital eingestellten unteren Schwelle Sl und mit der am Grenzwertsteller 9 digital eingestellten oberen Schwelle 5 2 verglichen. Liegt die zu vergleichende Impulsrate zwischen unterer und oberer Schwelle, so wird im Speicher 12 beispielsweise eine logische Eins (L) gespeichert. Ist das nicht der Fall, so erhält Speicher 12 eine logische Null (0).

Am Ende des folgenden Zeitintervalls wird die Information von Speicher 12 in den Speicher 13 übertragen, und Speicher 12 wird gelöscht. Inzwischen ist nach obigem Schema die Impulszahl der zweiten Meßperiode verglichen worden, und der entsprechende logische Wert wird in Speicher 12 abgespeichert. Nun wird Speicher 13 mit Speicher 12 im Vergleicher 14 UND-verglichen. Im Falle, daß beide Werte L sind, wird dem Ausgabe- oder Registriergerät für den während des vorausgehenden Zeitintervalls abgetasteten Probenbereich ein L gemeldet. Geeignete Ausgabe- und Registriergeräte sind z. B. Kathodenstrahlrohr 15, Lochstreifen 16. Magnetband 17 oder Digitalrechner 18.

Zwischen Vergleicher 8 und Speicher 12 kann ein Koinzidenzkreis geschaltet werden, der Koinzidenzkreis gibt nur dann an Speicher 12 ein logisches Signal weiter, wenn ihm gleichzeitig aus Vergleicher 8 und weiteren Vergleichern 8' positive Grenzbereichsaussagen gemeldet werden. Die Vergleicher 8' diskriminieren dabei die von weiteren Aufnehmern 3' weitergegebenen elektrischen Impulse.

F i g. 6 zeigt wiederum gestrichelt die Röntgcnintensität der aus F i g. 5 bekannten, während der Zeilenabtastzeit T durchlaufenen Konzentrationsverteilung in Abhängigkeit von der Zeit f. Der Zeitgenerator 6 teilt die Zeilenabtastzeit T in n-lntcrvalle ein. Die vom Zähler S während eines jeden Zeitintervalls

to registrierten Impulsraten / sind mit horizontalen Strichen in die Figur eingezeichnet. Die einzelnen Impulsraten streuen statistisch um die wahre Konzentrationsverteilung. Sl und S2 sind wiederum die Schwellen des Grenzwertbereichs.

Fig. 7 zeigt die vom Vergleicher 8 getroffenen logischen Aussagen für jede der in Fig. 6 eingezeichneten Impulsraten. Liegt die Impulsrate eines Intervalls im Grenzwertbereich zwischen den beiden Schwellen Sl und S 2, so gibt der Vergleicher beispielsweise eine L, sonst eine 0 weiter. Auf diese Weise wird der Intensitätsanteile, der nach Fig. 6 zwischen den beiden Schwellen liegt, erfaßt. Zusätzlich erhält man nach diesem Beispiel aus den Werten des Anteils A eine L im 3. Zeitintervall.

F i g. 8 zeigt den Verlauf der logischen Aussagen von F i g. 7 für jedes Zeitintervall, nachdem im Vergleicher 14 die logische Aussage des vorhergehenden mit dem folgenden Zeitintervall verglichen wurde. Die durch statistische Streuung entstandene L im Intervall 3 ist verschwunden; Intensitätsanteil C wird deutlich registriert.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung geht die Information in einem Zeitintervall, das entweder an die rechte oder linke Konzentrationsgrenze grenzt, verloren. Damit diese Unscharfe klein bleibt, müssen die Zeitintervalle die Zeilenabtastzeit T eng unterteilen. Dies is.t leicht zu erreichen, und die entstehenden Fehler bleiben weit unter denen analoger Impulsratendiskriminatoren.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß statt einer analogen eine digitale Schalttechnik verwendet wird. Gemäß der Erfindung werden Fehldeutungen, die nach der herkömmlichen Technik auftreten, vermieden. Ferner können.

z. B. in der Mikroanalyse, mehrere chemische Werte simultan untersucht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

I 2 werte einem Iniegrationsglied zuzuführen. Beispiels- Patentansprüchc· weise seien die Meßwerte eine Folge von elektrischen Impulsen, deren Impulsrate (Impulse pro Zeiteinheit) die Intensität einer physikalischen Meßgröße charak-

1. Schaltungsanordnung zur Ermittlung und 5 terisiert. Auch bei zeitlich konstanter Meßgröße Registrierung von während einer Meßzeit an- liefert der Aufnehmer eine Folge von Impulsen, die . fallenden durch einstellbare obere und untere mit einer statistischen Streuung behaftet ist. Folglich Grenzwerte eingegrenzten, digitalen Meßwerten tritt auch am Ausgang des Integrationsgliedes ein einer sich ändernden Meßgröße mit statistischer Signal als Maß für die Impulsrate auf, das in bezug Streuung, dadurch gekennzeichnet, daß io auf seinen wahren Wert statistisch streut. Dieses der momentane digitale Meßwert während eines Ausgangssignal muß mit wählbar gesetzten Schwellen jeden der an einer elektronischen Uhr (6) ein- in einem Vergleicher verglichen werden. Dadurch stellbaren, periodisch sich wiederholenden Zeit- erhält man eine Aussage, ob die Impulsrate und Intervalle dem Zähleingang eines von der Uhr (6) damit die physikalische Meßgröße innerhalb oder gesteuerten Zählers (5) zugeführt ist, daß der 15 außerhalb des eingestellten Grenzwertbereiches liegt. Ausgang des Zählers (5) über einen Zwischen- Die Grenzbereichsaussage wird an geeignete Ausspeicher (7) mit dem Eingang eines zur Einstel- gäbe- oder Registriergeräte zur Aufzeichnung und lung der zwei Grenzwerte mit digital sctzbaren Weiterverarbeitung abgegeben. Grenzwertstellern (9, 10) versehenen Verglei- Mit Hilfe eines solchen Diskriminators läßt sich chers (8) verbunden ist. daß an den Ausgang des 20 bei zeitlicher Veränderung der Meßgröße der (zeit-Vergleichers (8) zwei weitere Speicher (12,13) liehe) Verlauf der Grenzbereichsaussagen aufzeichzur aufeinanderfolgenden Speicherung zweier in nen. Daraus können dann die zeitliche Dauer der zwei aufeinanderfolgenden Zeitintervallen aus einzelnen Anteile, die in den betrachteten Grenzdem Vergleicher (8) resultierenden logischen Ja- werlbereich fallen, und ihre Verteilung bestimmt Nein-Informationen angeschlossen sind und daß 25 werden. Durch geeginete Schaltungsanordnung muß ein an die beiden Speicher angeschlossener Ver- trotz dei statistischen Streuung sichergestellt sein, gleicher (14) zur UND-Verknüpfung beider ge- daß keine Verfälschungen im zeitlichen Verlauf diespeicherter Informationen mit seinem Ausgang an ser Grenzbereichsaussagen auftreten, die durch die Ausgabe- oder Registriergeräte (15,16, 17,18) Einrichtung selbst bewirkt werden.

für die logischen Informationen angeschlossen ist. 30 . Derartige Einrichtungen sind beispielsweise als

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, Intensitätsdiskriminatoren in der Elektronenstrahldadurch gekennzeichnet, daß Mittel (z. B. Mikroanalyse bekannt. Letztere dienen zur Bestimelektronische Rechner) zur programmgesteuerten mung des Anteils verschiedener Phasen entlang bzw. Einstellung der beiden oberen und unteren Grenz- in den vom Elektronenstrahl eines Elektronenstrahlwerte an Setzeingänge der Grenzwertsteller (9, 10) 35 Mikroanalysators (Mikrosonde) mit bekannter und angeschlossen sind. gleichförmiger Geschwindigkeit abgetasteten Geraden

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch I bzw. Flächen an den Oberflächen heterogen aufgeodcr 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie minde-' bauter Festkörper. Unter »Phase« ist dabei ein stcns zwei jeweils aus Baugruppen (5 bis 14) Gefügebestandteil zu verstehen, welcher sich vom bestellende Meßkanäle aufweist. 40 übrigen Gefüge nur im Aufbau des Kristallgitters

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprü- grundsätzlich unterscheidet, wobei in den verschiechen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß denen »Phasen« im allgemeinen die gleichen chemidie über mehrere Meßkanäle anfallenden sehen Elemente, jedoch in verschiedener Konzen-Meßwerte an getrennte, jedoch von einer tration verhanden sind.

gemeinsamen elektronischen Uhr (6) angesteuerte 45 Eine bekannte Einrichtung dieser Art wurde in der Zähle. (5), Zwischenspeicher (7) und Verglei- Literatur beschrieben (H. Christian, O. Schaaber. eher (8) gelegt sind und daß die Ausgänge der Microchimica Atta, Supplemenlum I, p. 119, 1966). Vergleicher (8) an einen gemeinsamen Koinzi- Danach werden die im Röntgenmeßkanal der Mikrodcnzkreis (11) angeschlossen sind. sonde aufgenommenen Impulse einem Mittelwert-

50 messer zugeführt. Das vom Mittelwertmesser ausgehende analoge Spannungssignal gelangt in einen von-transistorisierten Schaltteil. Hier werden dem

Signal zwei elektrische, kontinuierlich regelbare

Schwellen entgegengestellt. Nur ein unterhalb der

55 einen, oberhalb der anderen oder innerhalb beider

Schwellen liegendes Signal des Mittelwertmessers

wird zur Registrierung an eine Bildröhre bzw. an

Die Erfindung betriflt eine Einrichtung zur einen Schreiber weitergegeben.

Bestimmung und Registrierung des Anteils und der Eine weitere Beschreibung einer derartigen EinVerteilung von durch Schwellen eingegrenzten, 60 richtung findet sich in der österreichischen Patentdigital anfallenden Meßwerten einer sich ändernden anmeldung Aktenzeichen: A 6449/65. Danach wird Meßgröße mit statistischer Streuung, vorzugsweise mit einem Spannungsdiskriminator am Röntgenals Intensitäisdiskriminator zur Signalaufbereitung impulszähler ein Spannungsbereich ausgewählt, der zwecks Aufzeichnung von Konzentrationsverteilun- für die zu analysierende Phase besonders charakgen auf Probenflächen bei der Elektronenstrahl- 65 teristisch ist. Ein elektronisches Schaltelement öffnet Mikroanalyse. mit Hilfe dieses Spannungsbereiches einen sonst

Bei derartigen Einrichtungen ist es erforderlich, gesperrten Schaltkreis, und zwar für die Zeit, in die voii einem Aufnehmer digital gelieferten Meß- welcher sich der Elektronenstrahl auf jener Phase