DE2043006B2 - Verfahren zur registrierung von schnell aufeinanderfolgenden impulsen sowie vielkanal-registriergeraet zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registrie rung von schnell aufeinanderfolgenden Impulsen so wie ein Vielkanal-Registriergerät zur Durchführunj des Verfahrens. Anwendungsgebiet, für ein Vielka nal-Registriergerät sind beispielsweise die Diffrakto

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metrie mit Neutronen oder Röntgenstrahlen, die Neutronen-, Gamma- und Mössbauer-Spektroskopie.

Bei Untersuchungen auf den genannten Gebieten sind Registriergeräte erforderlich, welche imstande sind, die von einem Detektor abgegebenen Impulse zu registrieren und nach vorgegebenen Kriterien zu sortieren.

Die bekanntesten Vielkanal-Registriergeräte sind die Vielkanal-Analysatoren. Eine ihrer wichtigsten Anwendungen ist dis Zählung und Analyse der von einem Detektor abgegebenen Impulse, denen nach Maßgabe ihrer physikalischen Informationen verschiedene digitale Adressen zugeordnet werden. Im Vielkanai-Analysator ist für jede Adresse eine Speicherzelle - ein Kanal - vorgesehen. Wenn der Detek- *5 tor einen Impuls liefert, wird der in dem entsprechenden Kanal gespeicherte Zahlenwert um eine Einheit erhöht.

Es sind Detektoren verschiedener Art bekannt. Einige von ihnen enthalten bereits Umsetzer, d.h., »· sie liefern die Impulse als sequentielle Folge mit digitaler Adresse. Eines der bekanntesten Beispiele ist ein Detektor fur die Spektralanalyse. Die Hohe des abgegebenen Impulses kennzeichnet die Frequenz bzw. die Energie der Strahlung, welche diesen Impuls « ausgelöst hat. Es ist dann nur noch erforderlich, die Impulshöhe in einem Umsetzer zu digitalisiereii. Für die genannten spektralanalytischen Zwecke gibt es bereits Halbleiterdetektoren mit sehr hoher Energieauflösung.

Ein weiteres Beispiel ist ein ortsempfindlicher Detektor. Es wurde ein ortsempfindlicher Detektor entwickelt, der Impulspaare liefert,wobei das Impulshöhenverhältnis den Auftreffort eines einfallenden Quants im Detektor kennzeichnet. Ferner sind ortsempfindliche Detektoren bekannt, bei welchen Formmerkmale des abgegebenen Impulses zur Markierung des Auftreffortes dienen. Es wurde z. B. schon linienhaft ein ortsempfindlicher Detektor, der die Anstiegszeit des Impulses als Ortsinformation ausnutzt und in einen digitalen Wert umsetzt, beschrieben. Eine Parallelanordnung derartiger Detektoren ergibt einen flächenhaften Detektor. Ein weiterer ortsempfindlicher Detektor ist eine matrixförmige Anordnung von unabhängigen Teildetektoren, z. B. von den bereits erwähnten Halbleiterdetektoren.

Derartige ortsempfindliche Detektoren sind für Untersuchungen auf dem Gebiet der Röntgen- und Neutronendiffraktometrie sehr gut geeignet. Die von den Detektoren abgegebene digitale Adresse charakterisiert den Auftreffort eines einfallenden Röntgenquants oder Neutrons im Detektor.

Übliche Vielkanal-Analysatoren besitzen 1024 oder 4096 Kanäle, d.h., sie können nur 1024 bzw. 4096 verschiedene digitale \dressen registrieren. Wenn Detektoren mit besonders hoher Auflösung verwendet werden, kann die von ihnen abgegebene Zahl von verschiedenen digitalen Adressen die Zahl 4096 beträchtlich überschreiten. Dann reicht auf Grund der Vielzahl der auftretenden verschiedenen Detektorimpulse die Anzahl der Speicherzellen eines Vielkanal-Analysators nicht aus.

Ein Beispiel soll dies erläutern. Ist ein ortsempfindlicher Detektor gegeben, der in der Λ-Koordinate 2'² und in der y-Koordinate gleichfalls 2^1J von einem einfallenden Quant getroffene, nebeneinanderliegende Punkte auflöst, so kann er insgesamt 2²⁴ verschiedene Adressen bei einer Wortlänge eines digitalisierten Impulses von 24 bit liefern. Ein Vielkanai-Analysator, der diese Vielzahl von veischiedenen Adressen sortieren und registrieren soll, müßte folglich zur Aufzeichnung 2²\ also rund 16 Millionen Kanäle oder Speicherplätze besitzen. Die Verwendung eines derartigen Detektors in Verbindung mit einem üblichen Vielkanai-Analysator ist demnach nur unter Verlust von Informationen möglich, da die mit dem Detektor erzielte Auflösung überhaupt nicht ausgenutzt werden kann.

Ein weiterer Nachteil der bisher üblichen Vielkanal-Analysatoren ergibt sich aus der Tatsache, daß sie nicht sehr schnell aufeinanderfolgende, z. B. jeweils nach der Totzeit eines Detektors eintreffende Impulse gemäß ihrer digitalen Adresse registrieren können. Es geht beim Registriervorgang jeder Impuls verloren, der am Eingang des Vielkanal-Analysators während der Zeit eintrifft, in der der vorhergehende Impuls in den zugeordneten Kanal addiert wird.

Weiterhin ist ein Nachteil der bekannten Vielkanal-Analysatoren darin zu sehen, daß die zeitliche Zuordnung der eintreffenden Impulse auf Grund der Summation in den betreffenden Speicherzellen verlorengeht.

Insbesondere läßt sich mit den üblichen Vielkanal-Analysatoren ein Röntgenstrahl-Diffraktometer mit einem ortsempfindlichen Detektor, bei dem zur Analyse von Kristallstrukturen eine hohe Auflösung des Auftrefforts eines Rontgenquants erforderlich ist, nicht herstellen. Zumeinen reicht die Speicherkapazität nicht aus. zum anderen ist bei der hohen Anzahl von schnell aufeinanderfolgenden Impulsen die Zeitauflösung nicht ausreichend, und schließlich lassen sich damit z.B. Strukturumwandlungen als Funktion von weiteren physikalischen Größen, etwa von der Temperatur, nicht verfolgen, da ja die zeitliche Zuordnung der eintreffenden Impulse verlorengeht. Auch aus diesen Gründen wurde bisher ein Röntgenstrahl-Diffraktometer unter Verwendung von ortsempfindlichen Detektoren nicht hergestellt.

Üblicherweise werden Vielkanal-Analysatoren bei spektroskopischen Untersuchungen (Neutronen, Gamma-Quanten, Elektronen) eingesetzt, da die Anzahl der pro Zeiteinheit zu registrierenden Quanten im allgemeinen gering ist gegenüber der bei Röntgenstrukturuntersuchungen auftretenden Anzahl von Röntgenquanten. Von der Zeitauflösung her gesehen besteht im allgemeinen keine Notwendigkeit, auf einen Vielkanai-Analysator zu verzichten. Allerdings erweisen sich Vielkanal-Analysatoren auch in diesem Zusammenhang bezüglich der verfügbaren Speicherzellen oft als nachteilig.

Es ist des weiteren ein Datenverarbeitungssystem bekannt, das Impulsdetektoren, Analog-Digital-Wandler, einen Rechner und eine Einrichtung zur Registrierung des Rechnerausgangs mit Hilfe von Magnetband enthält. Es kann dort vorausgesetzt werden, daß der Rechner einen Arbeitsspeicher enthält, dei so angelegt ist, daß immer Speicherplätze für Digitalwerte während eines Experiments zur Verfügung stehen, denn es ist dort vermerkt, daß der Rechner die über den Analog-Digital-Wandler eingegebenen Daten reduziert, um sie einer dauernden Speicherung zuzuführen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgab« zugrunde, ein Datenregistrierverfahren bzw. ein Datenregistriergerät zu schaffen, bei dem die aus Detektoren in schneller zeitlicher Reihenfolge und in großei Anzahl anfallenden Daten unter Wahrung ihrer zeitli

chen Aufeinanderfolge und unter Vermeidung einer Adressensummation, also ohne Datenreduktion verlustfrei registriert werden.

Bei einem Verfahren zur Registrierung von schnell aufeinanderfolgenden Impulsen mit einem Detektor und nachfolgender Analog-Digital-Umsetzung der Impulse in bezug auf ihre physikalische Information sowie Zwischenspeicherung der Digitalwerte und Übernahme der zwischengespeicherten Digitalwerte auf Magnetband wird die gestellte Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Anzahl der auf das Magnetband übernommenen Zwischenspeicheradressen pro Zeiteinheit mindestens gleich (oder größer) der mittleren vom Detektor gelieferten Impulsrate ist und/oder daß der Zwischenspeicher in mehrere Teilbereiche unterteilt ist, in die abwechselnd die digitalen Werte vom Umsetzer übertragen und danach von mehreren, der. Teilbereichen zugeordneten Magnetbandspuren übernommen werden und daß Zeitmarken auf das Magnetband bzw. die Magnetbandspuren aufgebracht werden.

Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung gelingt es, die aus den Detektoren anfallenden Daten nach einer Zwischenspeicherung ohne Verlust und ohne Datenreduktion unter Wahrung der zeitlichen Reihenfolge dauerhaft auf Magnetband aufzuzeichnen. Die Registriereinrichtung kommt dabei ohne einen teuren Rechner aus.

Im Gegensatz zu üblichen Vielkanal-Analysatoren werden die einzelnen digitalen Werte der Impulse nicht einzelnen Kanälen (Speicherzellen) des Zwischenspeichers zugeordnet, sie werden vielmehr im zeitlichen Nacheinander ihres Eintreffens in den Zwischenspeicher eingelesen.

Eine Erweiterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß mittels der Zeitmarken weitere physikalische Informationen registriert werden. Diese informationen können den physikalischen Zustand kennzeichnen, in dem sich eine mit dem Detektor untersuchte Probe befindet, also z.B. Winkelstellung, Ort, Temperatur, Druck.

Prinzipiell kann die Übertragung der digitalen Werte auf ein kontinuierlich laufendes Magnetband vonstatten gehen. Da die Impulse jedoch nicht in äquidsstar.ter. ZeiiabManden auftreten und da die anfallende Impulsrate kurzzeitig wesentlich über der maximalen Aufnahmerate eines üblichen Magnetbandes, liegen kann, hatte dieses Verfahren einen Informationsverlust und bei der Auswertung störende Lucken aut dem Magnetband zur Folge. Gebrauchliehe Digitalspeicher, z. B. Kernspeicher, verfugen namheh über eine wesentlich kürzere Registrierzeit als die besten 2. Z. erhältlichen Magnetbandgerate Zudem «are die Auswertung des Magnetbandes recht zettraubend. Eine weitere Ausbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung zeichnet sich hingegen dadurch aus. daß die Übertragung der digitalen Werte aus dem Zwischenspeicher auf das Magnetband diskontinuierlich erfolgt.

Die diskontinuierliche Übertragung kann dabei in gleich großen Adressenbkvken erfolgen Dadurch bietet sich die Möglichkeit, am Anfang oder Ende eines Adressenbkvks eine Zeitmarke und oder eine Prufsumme _v Summe der digitalen Adressen» auf da« Magnetband zu übertragen D;c Zeitmarken auf dem Magnetband toigen einander «iahei in gleichem Werte-Abstand

Em Vieis.an.ii-Reei^triergcr.i! mit einem physikaliGrößen charakterisierende Impulse abgebenden Detektor, einem nachgeschalteten Analog-Digital-Umsetzer, einem die Digitalwerte aufnehmenden Zwischenspeicher und einem an den Zwischenspeieher angeschlossenen Magnetbandgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, ist dadurch gekennzeichnet, daß das dem Zwischenspeicher nachgeschaltete Magnetbandgerät mit derart einstellbarer Aufnahmegeschwindigkeit des Magnetbandes nachgeschaltet ist, daß die Anzahl der auf das Magnetband übernommenen Zwischenspeicheradressen pro Zeiteinheit mindestens gleich (oder größer) der mittleren vom Detektor gelieferten Impulsrate ist und daß ein Steuergerät

«5 mit dem Zwischenspeicher und dem Magnetbandgerät verbunden ist, daß ein digitale Werte abgebender Zeitmarkengeber zur Erzeugung von Zeitmarken auf dem Magnetband des Magnetbandgerätes vorgesehen ist, und daß das Magnetbandgerät an eine ciekuoni-

ao sehe Datenverarbeitungsanlage anschließbar ist.

Der Zeitmarkengeber, der Zeitmarken in digitaler Form abgibt, kann z. B. an den Zwischenspeicher angeschlossen werden. In diesem Fall werden die Zeitmarken wie die aus dem Umsetzer in den Zwischen-

»5 speicher gelangenden digitalen Werte behandelt. Er kann aber auch an den Umsetzer angeschlossen werden. Dann trägt jeder vom Umsetzer abgegebene digitale Wert außer einer physikalischen Information eine Zeitinformation. Schließlich kann er auch mit dem Magnetbandgerät verbunden werden.

Eine weitere Ausbildung des Vielkanal-Registriergeräts sieht vor, daß der Zeitmarkengeber fremdgestcuert ist. Dazu ist er mit einem Aufnehmer für weitere physikalische Informationen verbunden. - Der Zeiimarkengeber kann aber auch vom Steuergerat angesteuert sein. Dann dienen die auf das Magnetband aufgebrachten Zeitmarken z. B. der Kennzeichnung des Zeitpunkts des Ein- oder Abschaltens des Magnetbandgerätes.

Fur die diskontinuierliche Übertragung der digitalen Werte aus dem Zwischenspeicher auf das Magnetband in gleich großen Adressenblocken ist es zweckmäßig, daß die Anzahl der Speicherzellen des Zwischenspeichers· in gleich große Speicherzellen-

♦5 blocke unterteilt ist und daß die Speicherzellenblocke hinsichtlich des Auslesens ihres inhaiis auf cias Magnetband vom Steuergerat nacheinander ansteuerbar sind.

Fur die Zusammenarbeit mit dem erfmdungsgema-Ben Vielkanal-Registnergerat sind Detektoren dei eingangs beschriebenen Art gut geeignet. In den meisten dieser Fälle handelt es sich um Einkanal-Detek »oren Aber auch der Anschluß von Vtelkanal-Detek toren an das \ lelkanal-Registriergcrat ist möglich

SS Ein Beispiel fur einen Vielkanal-Detektor ist die erwähnte Matrix von unabhängigen Teikletektoren Eine Weiterbildung des erfindungsgemaßen Vielka nal-Registnergerats ist daher dadurch ausgezeichnet daß der Detektor au·, einer Anzahl \ on TeUdetektorei aufgebaut und daß jedem Teildetektor ein UmsetK· nachgevrhaiiet ist.

A.W onNcmphndlicher Detcktot laßt sieh auch eit* bekannte SEC -Rohre einsetzten. In einet Zusatz schaltung karsn bei diesem Detektoi J.-: Ot eines je den betrachteten Punktes auf dem Bi'..%* hum mine) eine-s Zeilenzähler* und eine* BildpciWu-'hler* in di girier Form fe*tge>tell: »erden Die Intctvoui Oe betrachteten B;i«äpunktes laöt sich mtt einem Ana

log-Digital-Wandler, der an den Arbeitswiderstand der SEC-Röhre angeschlossen ist, ebenfalls in digitaler Form ermitteln.

Für die Übertragung der von den Umsetzern gelieferten digitalen Werte gibt es verschiedene Möglichkeiten: Zunächst einmal können die einzelnen Umsetzer gemeinsam an den Zwischenspeicher angeschlossen werden. Bei Koinzidenz von zwei oder mehr Impulsen wurden dadurch jedoch alle bis auf einen Impuls beim Registriervorgang verlorengehen. Um auch gleichzeitig in den Teildetektoren auftretende Impulse registrieren zu können, ist nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vielkanal-Registriergeräts jedem Umsetzer ein Kurzzeitspeicher nachgeschaltet, sind die Kurzzeitspeicher mit dem Zwischenspeicher verbunden und ist zur periodischen Ansteuerung und zwecks Weitergabe der in den Kurzzeitspeichern gespeicherten Werte an den Zwischenspeicher ein Taktgenerator vorgesehen. - Eine weitere Ausbildung sieht vor, daß die Speicherzellen des Zwischenspeichers in gleich große Speicherzellenblöcke und diese wiederum in eine der Anzahl der Teildetektoren entsprechende Anzahl von Unterblöcken unterteilbar sind, und daß jedem Umsetzer in jedem Speicherzellenblock ein Unterblock zugeordnet ist. Für jeden Unterblock können dabei ein eigenes Magnetbandgerät und ein eigener Zeitmarkengeber vorgesehen sein.

Der Umsetzer kann z. B. mit zwei Organen zum Einstellen von digitalen Grenzen versehen sein. Dann werden im Zwichenspeicher nur solche digitalen Werte gespeichert, die zwischen den beiden eingestellten Schwellen liegen.

Die Erfindung wird an Hand von zehn Figuren naher erläutert. Einander entsprechende Geräte und Großen sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaitbild eines Vieikanal-Registriergeräts.

Fig. 2 eine Ausfuhrungsform mit fremdgesteuerlem Zeitmarkengeber,

F i g. 3 eine Ausfuhrungsform mit selbstgesteuertem Zeitmarkengeber,

Fig. 4 eine Ausfuhrungsform mit diskontinuierlicher Übertragung der digitalen Werte au«, dem Zwischenspeicher auf das Magnetband,

Fig. 5 eine Ausführungsform mit blockweiser Übertragung der digitalen Werte aus dem Zwischenspeicher auf das Magnetband,

Fig. 6 eine Ausfuhrung&iorm mit drei gleichzeitig betiiebenen Detektoren, denen Umsetzer und Kurz-Jteitspeicher nachgeschaltet sind,

F i g. 7 eine Ausfuhrungsform entsprechend F ι g. 6 mit einem L mlaufregister zur Ansteuerung der Kurzzeitspe icher.

F ι g. 8 eine Ausführungsform mit drei gleichzeitig betriebenen Detektoren, wobei jedem Detektor ein Unterblock der Speicherzellen im Zwischenspeicher Zugeordnet ist.

Fig. 9 ein ausführliches Schaltbild eine«, erfindungsgemaßen Vielkanal-Registriergeräts.

Fig. IU ein weiters ausführliches Schaltbild eines erfindungsgcmaßen Vielkanal-Registriergerats mit einem Schieberegister als Zwischenspeicher.

In F ι g 1 ist das Pnnzipschaitbiid eines \ iclkanaJ-Registmr^crais dargestellt. In einen Detektor D einlaiiende Strahlung oder einfallende Korpuskeln erzeugen Spannungsimpuls, die einem Umsetzer H.

also einem Analog-Digital-Wandler, zugeführt werden. Hier werden sie in bezug auf ihre physikalische Information digital verschlüsselt. Der Umsetzer W ist über einen Anschlußkanal mit einem Zwischenspeieher W verbunden; er gibt unmittelbar nach der Verschlüsselung einen digitalen Wert, der die physikalische Information charakterisiert, an diesen Zwischenspeicher M ab. Der Zwischenspeicher M besteht aus einer Anzahl ζ von Speicherzellen, in denen die digitalen Werte fortlaufend gespeichert werden. Das Einlesen in die Speicherzellen und das Auslesen der digitalen Werte auf das Magnetband T eines angeschlossenen Magnetbandgerätes B wird durch ein Steuergerät S gesteuert. Die auf dem Magnetband T aufge-

!5 zeichneten Werte können mittels einer anschließbaren elektronischen Datenverarbeitungsanlage C ausgewertet werden. Hier werden z. B. die digitalen Werte mit gleicher Adresse gesammelt und in entsprechenden Kanälen aufsummiert. Die elektronische Daten-Verarbeitungsanlage C benötigt keinen exzessiven Speicher für die vielen verschiedenen Adressen, da das Magnetband T mehrfach abgespielt werden kann. Aus dem dem Vielkanal-Registriergerät zugrundeliegenden Verfahren ergibt sich, daß zwecks Erzielung

^a5 einer maximalen Auflösung die Lesezeit des Zwischenspeichers M für einen digitalen Wert kleiner oder allenfalls gleich sein muß der Totzeit des Detektors D zwischen zwei Impulsen bzw. der Umwandlungszeit des Umsetzers W fur einen Impuls. Diese Bedingung ist z. B. durch die Verwendung eines Kernspeichers als Zwischenspeicher M in Verbindung mit den eingangs erwähnten Detektoren leicht zu erfüllen. Entscheidend ist nun, daß die vom Umsetzer W digitalisierten Werte A₁. a_:, a„ ... der entsprechenden Detektorimpulse im Zwischenspeicher M ohne Lukken gespeichert und später auch unter Wahrung ihrer zeitlichen Reihenfolge ausgelsen werden. In Fig. 1 sind beispielsweise die drei digitalen Werte *,. x,. x. bcicits im Zwischenspeicher M gespeichert, während der folgende Wert A₄ gerade vom Umsetzer W umgesetzt wird. - Das Steuergerät S steuert das Auslesen der Werte so, daß zunächst a_;, anschließend x₂, dann x- usw. ausgelesen wird.

Die digitalen Werte werden in der zeitlichen Reihenfolae. in der die entsprechenden Impulse vom Detektor D abgegeben werden, in den Zwischenspeicher M übernommen. Dabei tritt eine Kompression der digitalen Werte auf. wobei die genaue zeitliche Zuordnung der eintreffenden Impulse verlorengeht Fur viele Zwecke ist es aber erwünscht, den Zeitpunkt der eintreffenden Impulse oder weitere physikalische Informationen aufzuzeichnen. Das geschieht mit Hilfe eines Zeitmarkengebers Z. Damit lassen sich auch zeitlich veränderliche Vorgange registrieren und auswerten.

Nach Fig. 1 ist ein Zeitmarkengeber Z gleichfalls an den Zwischenspeicher M angeschlossen. In periodischen oder nichtperiodischen Zeitabständen werden Zeitmarken in den ZwischenspeicheT M eingelesen.

die beim Auslesevorgang gleichfalls auf das Magnetband T gelangen. - Der Zeitmarkengeber Z kann aber auch an den Umsetzer W oder an das Magnetbandgerät B angeschlossen werden.

Oft ist jedoch die Kenntnis der ganz exck: -i. zeitlichen Zuordnung der eintreffenden Impulse ohne Interesse, etwa wenn sich eine physikalische Große, die die Emission der auf den Detektor D einfallenden Strahlung oder Korpuskeln beeinflußt (z. B. Dreh-

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winkel der Probe), zeitlich linear oder nur sehr langsam ändert. Es genügt in diesem Fall, wenn der Zeitmarkengeber Z in größeren äquidistanten Zeitintervallen Zeitmarken abgibt. Die Zeitmarken werden dann zweckmäßigerweise als selbständige digitale Werte auftreten, die den digitalisierten Impulsen gleichgeordnet sind.

Ist es dagegen erwünscht, die genaue zeitliche Zuordnung der Impulse aufzuzeichnen, so sollte der Zeitmarkengeber Z direkt an den Umsetzer W angeschlossen werden. Die vom Umsetzer Wabgegebenen digitalen Werte enthalten dann auch eine Information über den Eintreffzeitpunkt eines jeden Impulses. Die Zeitinformation ist in diesem Fall ein Bestandteil eines jeden auf das Magnetband T übertragenen digitalen Wertes.

Sollen weitere physikalische Informationen festgehalten werden, z.B. Temperatur, Drehwinkel einer Probe oder bei Serienmessungen die Nummern der einzelnen Messungen, so wird, wie in Fig. 2 gezeigt, der Zeitmarkengeber Z von einem vorgeschalteten Aufnehmer A fremdgesteuert. Der Aufnehmer A gibt bei jeder schrittweisen Änderung der betreffenden physikalischen Größe einen Steuerimpuls an den Zeitmarkengeber Z. Bei jedem Steuerimpuls liest dieser eine digitale Zeitmarke in den Zwischenspeicner M ein. Die zwischen zwei Zeitmarken vom Detektor D abgegebene Impulsfolge kennzeichnet somit einen konstanten physikalischen Zustand.

In Fig. 1 wurde gezeigt, daß der Zwischenspeieher M über eine Einleseleitung mit dem Umsetzer Wund über eine Ausleseleitung mit dem Magnetbandgerät B verbunden ist. In Fig. 2 ist zusätzlich dargestellt, daß das Steuergerät S über eine erste Ansteuerzuleitung mit dem Umsetzer W und über eine zweite Ansteuerzuleitung mit dem Magnetbandgerät B verbunden ist. Nach Eintreffen eines Impulses über die erste Ansteuerleitung beginnt das Steuergerät 5 das Einlesen des betreffenden digitalen Wertes in den Zwischenspeicher M, nach Besetzung eines bestimmten Teils der Speicherplätze wird über die zweite Ansteuerleitung das Ablesen auf das Magnetband T gestartet.

Es kann auch von Bedeutung sein, den Zeitpunkt des Auslesens, des Ein- oder Abschaltens des Magnetbandes Tzu registrieren. Dann wird der Zeitmarkengeber Z vom Steuergerät S selbst gesteuert, und die Zeitmarken kennzeichnen eine geräteinteme Zeitinformation, z. B. die des Ein- oder Abschaltens des Magnetbandgerätes B. Das ist in Fig. 3 dargestellt.

Das in den Fig. 1 bis 3 prinzipiell dargestellte Vielkanal-Registriergerät läßt sich z. B. für die Diffraktotnetrie von Kristallen mit Röntgenstrahlen einsetzen.

Dreht man bei einem Röntgendiffraktometer den auf einem Goniometerkopf justierten Kristall um eine Achse, so ändert sich mit der Winkeländerung das von einem primären Röntgenstrahl durch den Kristall erzeugte Beogungsbfld. Bei einem üblichen Röntge.igoniometer-Verfahren werden die Röntgenreflexe entlang einer Linie registriert. Dazu dient ein flächenhafter FBm, der in zeitlicher Abhängigkeit von der Kristalldrehung hinter einer Schicbtlinienblende verichoben wird (Weissenberg-Verfahren). Die Registrierung läßt sich nun bei einer derartigen Diffraktometeranordmmg auch ohne FQm auf direkte Weise durchführen. Dazu dient entweder ein flächenhafter Röntgendetektor hinter dem Probekristall oder ein Iinienhafter Röntgendetektor hinter einer Schichtlinienblende in Verbindung mit einem Vielkanal-Registriergerät gemäß der vorhergehenden Anmeldung. Die gleichfalls registrierten Zeitinformationen können den Winkelkoordinaten zugeordnet werden. Bei der Auswertung des Magnetbandes T in der Datenverarbeitungsanlage C werden die digitalen Werte nach dem Auftreffort der Röntgenquanten im Detektor und/oder nach der Auftreffzeit klassifiziert.

Mit Hilfe der Fig. 4 und 5 wird gezeigt, wie eine diskontinuierliche Übertragung der digitalen Werte aus dem Zwischenspeicher M auf das Magnetband T vonstatten gehen kann. Bei der folgenden Betrachtung wird das Prinzip-Schaltbild gemäß Fig. 1 eines

Vielkanal-Registriergeräts zugrunde gelegt. Der Zwischenspeicher M und das Steuergerät sind dabei so eingerichtet, daß die Anzahl der pro Zeiteinheit abgelesenen Speicherplätze stets größer oder allenfalls gleich ist der mittleren Anzahl der pro Zeiteinheit vom

Detektor D gelieferten Impulse. Dadurch wird erreicht, daß das Ablesen niemals das Einlesen überholen kann.

In Fig. 4 werden zwei der ζ Speicherzellen des Zwischenspeichers M mit den Nummern m und η

^a5 (z>n>m>l) vorgegeben. Mit 1 wird dabei die Speicherzelle bezeichnet, in der nach Einschalten des Vielkanal-Registriergeräts der erste digitale Wert gespeichert wird, mit 2 diejenige Speicherzelle, in der der zweite Wert gespeichert wird, usw. Eine unbesetzte Speicherzelle ist durch ihren Inhalt Null gekennzeichnet. Zunächst seien nur die Speicherzellen 1, 2 und 3 mit den Weiten X₁, X₁ und *, besetzt. Daß die Speicherzellen m, η und ζ nicht besetzt sind, ist m Fig. 4 durch die Klammern und die Werte x„.

X_n und A-. angedeutet. Ist nun der Inhalt der Speicherzelle η ungleich Null geworden, d. h., wurde in diese Speicherzelle ein digitaler Wert eingelesen, so wird das Magnetbandgerät B vom Steuergerät 5 gestartet, und es werden die Speicherzellen m und η nacheinan-

der aut das Magnetband T ausgelesen. Dabei werden diese Speicherzellen auf Null gesetzt. Inzwischen wurden bereits weitere Werte in die folgenden Speicherzellen « + 1, π + 2,... eingelesen. Sobald der Inhalt der Speicherzelle m zu einem späteren Zeitpunkt un-

gleich Null wird,wird wird, wird Inhalt der Speicherzellen n und ζ und sofort anschließend der Inhalt der Speicherzellen 1 bis m auf das Magnetband T ausgelesen, und diese Speicherzellen werden auf Null gesetzt, usw.

Das Magnetband T kann dabei durch zwei Zähler. die sicn im Steuergerät S befinden, gestartet werden. Die Zähler geben jewefls nach Speicherung von Kn m) und(z-n+ _m - \) Werten einen Startimpuls an das Magnetbandgerät B ab. Auf diese Weise

werden nach erfolgter Besetzung von zwei vorgegebe nen Bereichen der ζ verfügbaren Speicherzenen des Zwischenspeichers M die in diesen Bereichen gespeicherten digitalen Werte an das Magnetband T nacheinander abgegeben.

Dieses Ableseveifahren hat übrigens den groBen Vorzug daß es - ohne jede Änderung des Aufbaus - auch für das Ablesen des Zwischenspeichers M angewendet werden kann, wenn die vom Detektor D abgegebene mittlere Impulsrate sehr klein ist gi-gei-

2?" ¥* ^{AnZahl der} P^ro Zeiteinheit abgelsenen Speicherplätze. ^B

Eine andere Möglichkeit der diskontinuierlichen datenübertragung ist in Fig. 5 dargestellt. Die Über-

tragung auf das Magnetband T erfolgt hier in gleich großen Adressenblöcken. Die Anzahl ζ der Speicherzellen des Zwischenspeichers M ist dazu in ρ gleich große Speicherzellenblöcke unterteilt, die mit α,, α₂,... a_p bezeichnet sind. Diese Speicherzellenblöcke werden vom Steuergerät S nacheinander angesteuert. Jeweils zip Werte werden nacheinander übertragen. Auch in diesem Fall kann ein Zähler im Steuergerät 5 vorgesehen werden, der jeweils nach erfolgter Speicherung von zip Werten die Speicherzeüenblöcke zum Auslesen freigibt. Ist beispielsweise der vierte Speicherzellenblock a_A voll besetzt, wird der erste Speicherzellenblocka, ausgelesen, ist der fünfte Speicherzellenblock a₅ besetzt, so wird der zweite Speicherzellenblock a₂ ausgelesen, usw.

Zusätzlich zu den mittels der F i g. 4 und 5 erläuterten Möglichkeiten einer diskontinuierlichen Übertragung der digitalen Werte aus dem Zwischenspeicher M auf das Magnetband T gibt es eine weitere (nicht dargestellte) Möglichkeit, die als »quasi-kontinuierliche Übertragung« bezeichnet werden soll. Auch bei ihr kann das Auslesen das Einlesen nicht überholen. Sie ist insbesondere dann angebracht, wenn die vom Detektor D gelieferte Impulsrate zwar kleiner als die Anzahl der vom Magnetband T pro Zeiteinheit abgelesenen Speicherplätze, jedoch mit ihr vergleichbar ist. oder wenn eine vom Detektor D gelieferte, im Mittel hohe Impulsrate stark schwankt.

Bei dieser Überüagungsmethode werden nicht, wie in Fig. 4 dargestellt, feste Wert η und m als feste Grenzen eines auszulesenden Speicherzellenbereiches verwendet. Bei ihr werden vielmehr die gespeicherten Werte nach Erreichen eines vorgegebenen maximalen Speicherzellenabstandes so lange kontuierlich auf das Magnetband T übertragen, bis ein vorgegebener minimaler Speicherzellenabstand zwischen der gerade zum Einlesen verwendeten und der gerade ausgelesenen Speicherzelle erreicht ist.

Diese Ubertragungsmethode soll noch etwas verdeutlicht werden:

Der minimale Speicherzellenabstand sei dl, der maximale Speicherzellenabstand sei dl. Das Magnetbandgerät B wird erstmalig in Betrieb gesetzt, wenn der Zwischenspeicher M beinahe vollgeschrieben ist. d h . wenn die Speicherzelle (dl + 1) besetzt ist, und der Inhalt der Speicherzellen 1. 2, 3... wird sukzessive auf das Magnetband T übertragen. Ist der Zwischenspeicher M völlig voll, so kann das Einlesen in die ersten Speicherzellen 1,2, 3 ... des Zwischenspeichers M wieder beginnen, da diese ja bereits vom Magnetband T abgelesen wurden. Da aber das Magnetband T im zeitlichen Mittel etwas schneller liest, als neue digitale Werte nachfolgen, wird die Anzahl der leeren Speicherzellen im Zwischenspeicher M mit der Zeit immer größer. Ist die vorgegebene Minimalbesetzung dl des ZwischenspeicheTS M erreicht, so wird das Ablesen so lange unterbrochen, wie wieder - wie im Anfang - der größte Teil des Zwischenspeichers M (maximaler Speicherzeflenabstand dl) aufgefüllt ist.

Zur Realisierung dieser Übertragungsmethode sind im Steuergerät S mindestens zwei Zähler erforderlich, und zwar ein Zähler. deT die Nummer der gerade ausgelesenen Zelle feststellt. Ein Vergleicher im Steuergerät S bildet die Differenz der beiden Nummern und vergleicht sie mit dem vorgegebenen minimalen und dem vorgegebenen maximalen Speicherzellenabstand d\ bzw. dl.

Bei dieser Übertragungsmethode genügt es, Zähler einzusetzen, die bis 2 ζ zählen können und dann auf 1 zurückspringen, und die weiterhin auf Grund eines Steuerimpulses von der gerade angezeigten Zahl die Zahl ζ subtrahieren können.

Im folgenden soll nun das Vielkanal-Registriergerät im Zusammenhang mit einer Anzahl von Teildetektoren erläutert werden.

Es wurde bereits eingangs erwähnt, daß eine matrixiörmige Anordnung von unabhängigen Teildetektorcn einen ortsempfindlichen Detektor dargestellt. Soll ein derartiger ortsempfindlicner Detektor oder soll eine Parallelanordnung von linienhaft-ortsempfindlichen Detektoren mit einem Vielkanal-Regi-

¹S striergerät nach Fig. 1 2 oder 3 verwendet werden, so müssen die von den verschiedenen Teildetektoren und ihren Umsetzern abgegebenen digitalen Werte auf einem einzigen Anschlußkanal dem Zwischenspeicher .Vi zugeführt werden.

Da die Impulse in den Teildetektoren statistisch aufeinanderfolgen, bilden auch die in den Zwischenspeicher M einfließenden digitalen Werte eine statistische Folge. Die statistische Folge im Anschlußkanal ist jedoch dichter gepackt als die Folge der Impulse

^a5 am Ausgang der Einzeldetektoren. Jeder der Teildetektoren besitzt eine bestimmte Totzeit, welche in Verbindung mit der Totzeit dei Vielkanal-Registriergeräts bei hohen Impulsraten Registrierverluste bewirkt. Hätte das Vielkanal-Registriergerät eine unendlich hohe Auflösung, so ließe sich die in dem Anschh'ßkanal eng gepackte Folge von digitalen Werten praktisch ohne Verlust registrieren, da echte Koinzidenz zweier Impulse in einer statistischen Gesamtheit sehr selten ist.

Da die Auflösung des Vielkanal-Registriergeräts jedoch endlich ist, bestimmt sie die Registrierverluste. Daher muß die elektronische Auflösung des Vielkanal-Registriergeräts so gewählt werden, daß die integral auf alle Teiidetektoren auffallende Strahlung keine Registrierverluste erleidet. Der Vielkanal-Detektor kann formal durch einen einzigen Detektor mit einer stark herabgesetzten Totzeit gedacht werden. Diesem muß dann ein Vielkanal-Registriergerät mit entsprechend herabgesetzter Totzeit der Registrierung gegenüber gestellt werden.

Fig. 6. 7 und 8 zeigen Ausführungsformcn der Erfindung, bei denen eine Anzahl π von sequentiellen Teildetektoren miteinander kombiniert wurden. Es sind Vielkanal-Registriergeräte dargestellt, an die beispielsweise jeweils drei Teildetektoren D_x, D_y, D. mit nachgeschalteten Umsetzern W₁ W₁, W₁ angeschlossen sind. Mit Hilfe der drei Schaltungen kann ein Verlust von digitalen Werten beim Auftreten von Koinzidenz in den Teildetektoren D₁, D_y, D₂ vennie den werden.

In Fig. 6 ist jedem der Umsetzer W_t, W_y und W₁ ein Kurzzeitspeicher N₁. fr\ bzw.N. nachgeschaltet; diese sind über eine gemeinsame Anschlußleitung mit dem Zwischenspeicher M verbunden. Ein Taktgene rator TG ist über drei Zuleitungen an die Steuerein gänge deT Kurzzeitspeicher N₁. N_v, N. angeschlossen. Der übrige Teil der Schaltung entspricht der aus F i g. 5 bekannten Schaltanordnung.

Die Kurzzeitspeicher N₁. N_y. N. werden voi>. Takt-

generator TG periodisch zwecks Weitergebe der in ihnen gespeicherten digitalen Werte an den Zwischenspeicher .Vf angesteuert. Die reziproke Taktfre quenz, d. h. die Zeit in der von einem Kurzzeitspei-

eher zum anderen weitergeschaltet wird, darf dabei nicht größer sein als die Totzeit eines Teildetektors geteilt durch die Anzahl η der Teildetektoren. Dadurch wird erreicht, daß niemals mehr als ein einziger digitaler Wert einen jeden der Kurzzeitspeicher N_x, N_y, N_z besetzen kann. In dem dargestellten Beispiel würde im ersten Takt der digitale Wert Jc₁ aus dem Kurzzeitspeicher N_x in den Speicherzellenblock α_λ des Zwischenspeichers Af eingelesen, im zweiten und dritten Takt wurden keine Werte eingelesen; im vierten Takt wurde x„ im fünften Takt >', aus dem Kurzzeitspeicher N_y, im sechsten Takt der Wert Z₁ aus dem Kurzzeitspeicher N. eingelesen; im siebten Takt wurde kein digitaler Wert übertragen, im achten Takt wurde der Wert >·, aus dem Kurzzeitspeicher N_y übertragen. Im folgenden Takt wird der Wert Z₃ aus dem Kurzzeitspeicher N. in den Speicherzellenblock O₁ übertragen werden, usw. Selbst wenn zwei digitale Werte genau gleichzeitig in zwei der Kurzzeitspeicher N_x, N_y und Λ'. eintreffen, ist ihre getrennte Registrierung im Zwischenspeicher M ohne Schwierigkeiten möglich.

In l· ι g. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiei eines Vielkanal-Registriergeräts dargestellt, das sich nicht nur durch den anders gearteten Anschluß des Zeitmarkengebers Z, sondern auch durch eine besonders einfache Art der Ansteuerung der Kurzzeitspeicher N_x, N_y und N₇ von dem in Fig. 6 gezeigten Gerät unterscheidet. Bei Verwendung von beispielsweise drei Teildetektoren D_x, D_v, D. ist ein dreistufiges Umlaufregister U_x, U_y, L\ vorgesehen, das mit dem kontinuierlich laufenden Taktgenerator TG verbunden ist. Das Umlauf register Iz₁, U_y, U_z kann in jeder Stufe angehalten und wieder gestartet werden. Es wird aus einfachen Flip-Flop-Schaltungen aufgebaut.

Erhält z. B. das Teilregister L', beim Umlauf einen Ansteuerimpuls vom Taktgenerator TG und steht im zugehörigen Kurzzeitspeicher N_x gerade ein digitaler Wert x₃, so wird das Umlaufregister U_x, L'_v, U₂ gestoppt, und der im Kurzzeitspeicher L', gespeicherte Wert x, wird auf Grund eines Steuerbefehls in den Zwischenspeicher M übertragen. Anschließend wird das Umlauf register bei der Stufe L\ wieder gestartet.

Die Frequenz des Taktgenerators TG sollte möglichst hoch sein. Werden z. B. vier Teildetektoren verwendet, wobei die Totzeit pro Teildetektor einschließlich Umsetzer 10 usec beträgt, dann muß allenfalls alle 2,5 μζεο ein digitaler Wert aus jeden der zugehörigen Kurzzeitspeicher in den Zwischenspeicher M übertragen werden. Beträgt die zum übertragen eines Wertes in eine Speicherzelle benötigte Zeit 2 μβεΰ, muß ein Umlauf des Umlaufregisters in maximal 0,5 ^sec erledigt sein. Der Taktgenerator TG muß also eine Frequenz von mindestens 6MHz liefern können.

Bei einer großen Anzahl von Teildetektoren D₁, D_v, D₁,... wird die Anforderung an die elektronische Auflösung für das Einlesen in die Kurzzeitspeicher N₁, N_>t .\\,... beträchtlich. Das in Fig. 8 dargestellte Ausführungsbcispid vermeidet diesen Nachteil.

In Fig. 8 sind die ; Speicherzellen des Zwischenspeichers M in ρ gleich große Speicherzelienblöcke unterteilt Das ist bereits aus Fig. 5 bekannt. Zusätzlich ist jeder Speicherzellenblock noch in drei Unterblocke unterteilt. Die indizierte Zahl gibt die Nummer des Speieher/ellenblueks an. die Buchstaben a, b, c kennzeichnen hier die drei Unterblockt·. Jedem Teiidctekior P . O₁. I). mit angeschlossenem Umsetzer W₁, W, W. ist dabei in jedem Speicherzellenblock ein Unterblock zugeordnet. Beispielsweise ist dem Teildetektor D_x der Unterblock O₁ aus dem ersten Speicherzellenblock (α, b_x C₁), ferner der Unterblock a-, aus dem zweiten Speicherzellenblock (a₂ b~ c-,) zugeordnet, usw.

Hinsichtlich des Einlesens der digitalen Werte in den Zwischenspeicher M besteht das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 im Prinzip aus drei parallelen An-

Ordnungen nach Fig. 1. Hinsichtlich des Auslesens sind die Speicherzellenblöcke (a, Zj₁ C₁), (α₂ f>, c₃), (<j₃ b₃ C₃).... durch das Magnetbandgerät B jedoch sequentiell verbunden. Die Übertragung auf das Magnetband Γ kann z. B. so erfolgen, daß zunächst der

dem Teildetektor D_x zugeordnete Unterblock a_x, dann der dem Teildetektor D zugeordnete Unterblock b_v schließlich der Unterblock C₁, anschließend wieder der Unterblock a₂, dann der Unterblock Zj₂, usw. abgelesen wird. Diese Anordnung besitzt den

»o Vorteil, daß die elektronische Auflösung des Zwischenspeichers M der elektronischen Auflösung eines einzelnen Teildetektors mit nachgeschaltetem Umsetzer entsprechen kann

Fig. 9 zeigt ein Vielkanal-Registriergerät gemäß

»5 der Erfindung mit einer ausführlichen Darstellung einer Steuereinrichtung zur übertragung der digitalen Werte. Dazu sind eine Speichersteuerung SPS, eine Bandsteuerung BS, zwei Blockzähler BZl und BZ2. zwei Adressenregister ARl und AR2 und ein Vergleicher V vorgesehen. Der Zwischenspeicher Af enthalt 8 k = 2 ' Speicherzellen. Er soll ζ = 2" -=- 8192 16-bit-Worte speichern können. Die Speicherzellenwerden von 0 bis ; durchlaufend numeriert. Sie v.<wi Jen zu ρ Blöcken zusammengefaßt, wobei ein

Block z.B. Ik, d.h. 2ⁱⁿ Speicherzellen (p - 8). umfaßt.

Es soll im folgenden die Aufzeichnung des ersten vom Detektor D gelieferten Impulses auf das Magnetband T betrachtet werden. - Zu Beginn jeder

Messung stehen die Adressenregistcr ARl und AR2 sowie die Blockzähler BZl und BZ2 auf O. Die vom Detektor gelieferten Impulse werden im Umsetzei W digitalisiert. Der Umsetzer W gibt nach der Konvertierung des /-ten Detektorimpulses, d.h. bei Erreichen des Endes der Umwandlung in einen digitalen Wert, einen Ansteuerimpuls über Zuleitung 2 an den Eingang »Zyklus anfordern« Zv41 der Speichersteuerung SPS. Dadurch wird der Speichersteuerung SPS mitgeteilt, daß die Zuleitung 1 jetzt einen Arbeitszyklus benötigt. (Jeder zu registrierende Detektorimpuls verlangt von der Speichersteuerung SPS einen eigenen Zyklus.) Daraufhin übernimmt die Speichersteuerung SPS über Zuleitung 3 und Eingang »Adresse ein« AEl die im Adressenregister ARl steher.de Zahl 1, die eine der fortlaufenden Zahlen von 0 bis ζ ist. (/ - 1) ist demnach die bereits im Zwischenspeicher M gespeicherte Anzahl von digitalen Werten. Sodann speichert der Zwischenspeicher M in der Speicherzelle / den vom Umsetzer W über Zuleitung 1 in den Eingang »Daten ein« DEl der Speichersteuerung SPS gelangten digitalen Wert. Gleichzeitig werden über Zuleitung 4 der Inhalt des Adressenregisters ARl und der Inhalt des Blockzählers ßZl durch Abgabe eines Impulses aus dem Ausgang »Zyklus« Zl der Speichersteuerung SPS um 1 auf die Zahl (/ + 1) erhöht (inkrementiert).

Die Speicherung des (/+ l)-ten Detektorimpulses erfolgt auf entsprechende Weise.

4)

Ist im Zwischenspeicher M einer der ρ Blöcke mit z. B. jeweils 1 k (entsprechend z/p = 1024) Speicherzellen vollgeschrieben, so wird das Magnetbandgerät B über Zuleitung 5 und über den Eingang »Start« 57" des Bandsteuergeräts BS in folgender Weise gestartet:

Nach Registrierung des z/p-ten Detektorimpulses springt die im Blockzähler SZl registrierte Zahl nicht auf (z/p+ 1) auf 0 zurückspringt. Der Blockzähler BZl gibt in diesem Augenblick über Zuleitung 5 einen Startimpuls an den Eingang »Start« ST des Bandsteuergeräts BS, welches das Magnetband T in Betrieb setzt. Sollte das Magnetband Γ noch laufen, so wird der Weiterstart in dem Bandsteuergerät BS gespeichert. Die in dem betreffenden Block im Zwischenspeicher M gespeicherten Werte werden über Ausgang »Daten aus« DAl der Speichersteuerung SPS und Zuleitung 11 an das Bandsteuergerät BS und von dort an das Magnetband T abgegeben.

Die Übertragung der gespeicherten digitaler. Werte " geschieht dabei folgendermaßen: Das Bandsteuergerät 55 fordert nach Erhall des Startimpulses über Zuleitung 12 und Eingang »Zyklus anfordern« ZAl von der Speichersteuerung SP5 einen Zyklus an. (Jeder aus dem Speicher M auf das Magnetband T übertragene Wert eines Blocks verlangt von der Speichersteuerung 5P5 einen eigenen Zyklus.) Daraufhin übernimmt die Speichersteuerung SPS über Zuleitung 13 und über den Eingang »Adresse ein« AEl aus dem Adressenregister ARl die darin stehende Adresse, also z. B. die Zahl m.(m— 1) bezeichnet demnach die Anzahl der aus dem Zwischenspeicher M bereits ausgelesenen Speicherzellen. Dadurch wird die betreffende Speicherzelle des Zwischenspeichers M mit m adressiert. Der Inhalt der Speicherzelle m wird anschließend in der beschriebenen Weise über Ausgang »Daten aus« DAl und Zuleitung 11 der Speichersteuerung 5P5 auf dem Magnetband Γ aufgezeichnet. Nach dem Auslesen wird der Inhalt der Speicherzelle m gelöscht. Am Ende des m-ten Zyklus werden Adreßregister ARl und Blockzähler BZl um 1 auf (m + 1) erhöht. Sodann wird zum Auslesen des Inhaltes der Speicherzelle (m + 1) des Zwischenspeichers M ein weiterer Zyklus angefordert, usw.

Ist der gesamte Speicherinhalt des betreffenden Blocks mit zip Speicherzellen auf das Magnetband T geschrieben, wird der Inhalt des Blockzählers BZl nicht auf (t/p +1), sondern auf 0 gestellt (Überlauf). Dadurch wird über Zuleitung 15 ein Impuls an den Eingang »Stop« SP des Bandsteuergeräts BS gegeben, der das Magnetband T anhält. Für das Anhalten ist jedoch vorausgesetzt, daß durch die weiterlaufende Abgabe von digitalisierten Werten durch den Umsetzer W nicht ein weiterer Block im Zwischenspeicher M zum Auslesen freigegeben wurde.

Beim Start einer Messung läuft immer das Adreßregister ARl dem Adressenregister ARl voraus. Hat ARl den digitalisierten Wert eines Detektorimpulses in die letzte Speicherzelle ζ adressiert, springt es auf 0 zurück. Nun läuft Adreßregister ARl dem Adreßregister ARl voraus. Nach Erreichen der Zahl ζ springt auch Adreßregister ARl auf 0 zurück. Es könnte bei diesem Verfahren durch Anlieferung einer zu großen Detektor-Impulsrate der Fall eintreten, daß das Adreßregister ARl das Adreßregister ARl einholt.

Durch eine zusätzliche Schaltung wird daher überprüft, ob im Zwischenspeicher M noch Speicherplätze frei sind, oder ob die vom Detektor D gelieferte Impulsrate zur Verarbeitung mit dem Vielkanal-Registriergerät zu hoch ist. Dazu wird bei jedem Arbeitszyklus die im Adreßregister ARl stehende Zahl in einem Vergleicher V mit der im Adreßregister ARl stehenden Zahl verglichen. Sind die beiden Zahlen gleich groß - ausgenommen bei den Zahlen 0 beim Start -, so bedeutet das, daß sämtliche ζ Speicherzellen des Zwischenspeichers M mit Werten gefüllt sind, die noch nicht vom Magnetband T übernommen worden sind. In diesem Fall gibt der Vergleicher V über Zuleitung 6 einen Impuls an den Umsetzer W zum Abschalten des Vielkanal-Registriergeräts.

In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Vielkanal-Registriergeräts dargestellt, bei dem eine Anzahl von Schieberegistern oder Ringspeichern als Zwischenspeicher M verwendet wird. Der Vorteil gegenüber anderen Zwischenspeichern besteht insbesondere darin, daß diese Schieberegister oder Ringspeicher schneller sind und daß die erforderliche Steuereinrichtung recht einfach aufgebaut werden kann.

Bei Beginn einer Messung sind die drei Schieberegister SRI, SRI und SR3 zunächst leer. Die mit ihnen über die Zuleitungen 1, 2 und 3 verbundenen Datengatter Gl. Gl und G3. die als Weichen wirken, sind von der Speichersteuerung 5P5 über die Auswahlleitungen 7, 8 und 9 so gesetzt, daß die im Umsetzer W digitalisierten Impulse des Detektors D über die Zuleitungen 4 und 1 in das Schieberegister SRI gelangen können. Ein vom Umsetzer W am Ende einer jeden Konvertierung über Zuleitung 5 an den Eingang »Daten abgeben« DA der Speichersteuerung 5P5 abgegebener Impuls wird über die Zuleitung 1', 2' und 3' an die entsprechenden Schieberegister 5jR1, SRI bzw. SR3 weitergegeben und bewirkt ein Weiterschieben der dort gespeicherten digitalen Werte um einen Platz. Ist das Schieberegister SRI gefüllt, wird die Erfassung der digitalen Werte mittels der Datengatter Gl, G2 und G3 auf das Schieberegister SRI umgeschaltet.

Die Speichersteuerung 5P5 startet gleichzeitig die Bandsteuerung BS über Zuleitung 16 und Eingang »Start« ST. Die mit den Schieberegistern SRI, SRI und SR3 über die entsprechenden Zuleitungen 11. 12 bzw. 13 verbundenen Datengatter GIl, G12 und G13 sind dabei über die Zuleitungen 17, 18 bzw. 19 von der Speichersteuerung 5P5 so gesetzt worden, daß zunächst nur die im Schieberegister 5Rl gespeicherten Werte über die Zuleitungen 11 und 14 sowie über die Bandsteuerung BS auf das Magnetband T des Magnetbandgerätes B übertragen werden. Nach jeder Übertragung eines digitalen Wertes gibt die Bandsteuerung BS über Zuleitung 15 einen Impuls an den Eingang »Daten holen« DH der Speichersteuerung 5P5. Wenn das Schieberegister SRI leer ist, erfolgt über Leitung 11' (die Schieberegister SR2 und SR3 besitzen entsprechende Zuleitungen 12' bzw. 13') eine Leer-Meldung an die Speichersteuerung 5P5, die über Zuleitung 20 und Eingang »Stop« SP die Bandsteuerung BS und damit das Magnetband T anhält. Ist nun das Schieberegister SRI mit digitalen Werten gefüllt, so werden die Rollen von Schieberegister SRI und Schieberegister SR2 wiederum vertauscht, d. h.. der Inhalt des Schieberegisters SR2 wird auf üas Magnetband T aufgezeichnet und Schieberegister SRI wird mit Werten gefüllt, usw.

Sollte sich eines der beiden Schieberegister SRI oder SRI schneller mit dieitalen Werten füllen, als

das andere von der Bandsteuerung BS geleert werden kann, so wird die Aufzeichnung auf das Schieberegister SR3 mittels der Datengatter Gl, G2 und G3 umgeschaltet. Die im Schieberegister SRi gespeicherten Werte werden in entsprechender Weise auf das Magnetband T ausgelesen.

Bei einer kurzzeitig auftretenden hohen Impulsrate kann es vorkommen, daß zwei Schieberegister bereits mit digitalen Werten gefüllt sind, während das dritte Schieberegister noch nicht auf das Magnetband T ausgelesen ist. In diesem Fall wird der Umsetzer W über Zuleitung 6 von der Speichersteuerung SPS abgeschaltet.

Als abschließendes Beispiel soll das Vielkanal-Registriergerät der vorliegenden Anmeldung in Verbin- ¹S dung mit einem Röntgenstrahl-Diffraktometer betrachtet werden. Der zahlenmäßige Vergleich mit einem bisher üblichen Röntgensirahl-Diffraktometer wird seine besonderen Vorzüge auf diesem Arbeitsgebiet deutlich machen.

Die Impulslieferung in einem Röntgendetektor ist ein statischer Prozeß. Auch wenn die auflösbare Zeit zwischen zwei auftretenden Detektorimpulsen sehr kur7 «if-in kann, so Kt die mittlere Zeit zwischen zwei Impulsen, welche die pro Zeiteinheit zu registrierende Impulsmenge charakterisiert, doch sehr viel langer. Die Registrierzeit moderner schneller Speicher (Kernspeicher) entspricht der Totzeit moderner Detektoren einschließlich ihrer Umsetzer. Die Registrierzeit zweier digitalisierter Werte auf einem Magnetband ist gerade etwa gleich der mittleren Zeit zwischen dem Eintreffen zweier Detektorimpulsc.

Es hat sich bei der Röntgenstrukturuntersuchung von Proteinkristallen gezeigt, daß die mittlere Anzahl der pro Reflex registrierten Impulse ungefähr 3000 pro Minute beträgt, wenn ein Kristall mit einer Kantenlänge von 0,5 bis 1 mm betrachtet wird. Diese Reflexe sind der Untergrundstrahlung überlagert. Weiterhin hat sich bei einer Messung mit dem Szintillationszähler gezeigt, daß ein solcher Kristall in einen Raumwinkel von 1° bei Verwendung von nicht monochromatisierter Kupfer-Röntgenstrahlung (übliche Belastung der Kupfer-Röntgenröhre in der Größenordnung von 1 kW) etwa 500 Impulse pro Minute als Untergrundstrahlung ausstrahlt. Ein Proteinkristall liefert Reflexe maximal bis zu einem Winkel von 2 ϋ von 60°. Die insgesamt in einem öffnungswinkel von 120° ausgestrahlte Untergrundstrahlung beträgt damit etwa 1,2 · 10⁶ Impulse pro Minute.

Es ist bemerkenswert, daß die mit einem flächenhaften Detektor pro Minute insgesamt registrierte Anzahl von Impulsen, welche den Reflexen zuzuordnen ist, sehr viel geringer ist als die Anzahl der Untergrundimpulse: Bei einer mittleren Impulszahl von 3000 Impulsen pro Minute und pro Reflex werden bei gleichzeitiger Registrierung von 100 Reflexen nicht mehr als 3 · 10⁵ Impulse pro Minute registriert. Erst bei der gleichzeitigen Registrierung von 500 Reflexen ist die Anzahl von Refleximpulsen etwa gleich

der Anzahl von Untergrundimpulsen. (Derartig große Reflexzahlen treten nur bei sehr groß-penodischen Proteinkristallen auf, bei denen der maximale Winkel 2 i? wesentlich kleiner ist als 60°.

Man erkennt aus dieser Überlegung, wie wichtig es ist den Untergrund herabzusetzen; ist doch bei der gleichzeitigen Registrierung der gesamten Streustrahlune bei Verwendung nicht-monochromatisierter Strahlung fast die gesamte Strahlung Untergrundstrahlung Durch Verwendung von Graphitmonochromatoren läßt sich z.B. die Untergrundstrahlung um bestenfalls eine Größenordnung reduzieren.

Ein schnelles Magnetbandgerät registriert üblicherweise 90 · 10³ Bytes pro Sekunde (1 Byte = 8 bit). Rechnet man mit 24-bit-Worten der digitalisierten Impulse so registriert ein solches Magnetbandgerät folglich 1,8 · 10⁶ Werte pro Minute. (Bei 12-bit-Worten beträgt die Anzahl der pro Minute registrierten Werte 3.6 ■ 10⁶.) Aus diesen Daten ergibt sich, daß die Anzahl der pro Zeiteinheit abgegebenen Detektorimpulse selbst im ungünstigsten Fall von nicht-monochromatisierter primärer Röntgenstrahlung von derselben Größenordnung ist wie die Anzahl der Impulse, die ein schnelles Magnetband registrieren kann.

Die nach dem neuen Verfahren auf einem Magnetband gespeicherten Informationen über die Röntgenstruktur eines Kristalls lassen sich mit denen vergleichen, die auf einem fotografischen FUm als Aufnahmemedium festgehalten werden.

Es ist ein automatisches Fotometer bekannt, welches zu Röntgenstrukturuntersuchungen herangezogen wird. Ein derartiges Fotometer speichert den gesamten Bildinhalt einer Röntgenaufnahme, z. B. einer Präzessionsaufnahme mit 12cm- 12 cm Fläche, auf einem Magnetband. Dazu wird der Film auf eine Trommel gespannt, und seine Schwärzungswerte werden in Parallelbahnen mit einer Lichtsonde von 50 μ Durchmesser abgetastet. Durch diese Rasterung wird die Röntgenaufnahme in etwa 6 · 10⁶ Punkte aufgeteilt. Die Schwärzungswerte der einzelnen Punkte werden gemessen und auf einem Magnetband registriert.

Die mit diesem Verfahren gewonnene Information entspricht der Information, die oben für die Direktregistrierung der Impulse mit einem flächenhaften Röntgendetektor abgeschätzt wurde.

Mit Hilfe beider Verfahren weiden also Meßergebnisse über die Struktur eines Kristalls gespeichert: Im Verfahren mit dem Vielkanal-Registriergerät ohne Umweg über den Film und seine Entwicklung durch Direktregistrierung, im Verfahren mit dem Fotometer durch Aufnahme der Intensitätswerte durch Abtastung eines Films. Die registrierte Informationsmenge ist bei beiden Verfahren dieselbe. Da aber zwischen der Empfindlichkeit einer Fotoschicht und der bei der Direktregistrierung ein Faktor der Größenordnung 100 liegt, ergibt sich für die Direktmessung nicht nur eine wesentlich höhere Genauigkeit, sondern auch eine um den Faktor von etwa 100 verringerte Meßzeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Registrierung von schnell aufeinanderfolgenden Impulsen mit einem Detektor und nachfolgender Analog-Digital-Umsetzung der Impulse in beinag auf ihre physikalische Information sowie Zwischenspeicherung der Digitalwerte und Übernahme der zwischengespeicherten Digitalwerte auf Magnetband, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der auf das Magnetband (T) übernommenen Zwischenspeicheradressen pro Zeiteinheit mindestens gleich (oder größer) der mittleren vom Detektor gelieferten Impulsrate ist und/oder daß der Zwischenspeicher (M) in mehrere Teilbereiche unterteilt ist, i3i die abwechselnd die digitalen Werte vom Umsetzer ( W) übertragen und danach von mehreren den Teilbereichen zugeordneten Magnetbandspuren übernommen werden und daß Zeitmarken auf das Magnetband (T) bzw. die Ma^netbandspuren aufgebracht weiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Zeitmarken weitere physikalische Informationen registriert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der digitalen Werte aus dem Zwischenspeicher (M) auf das Magnetband (T) diskontinuierlich erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der digitalen Werte aus dem Zwischenspeicher (M) auf das Magnetband (T) diskontinuierlich in gleich großen Adressenblöcken erfolgt.

5. Vielkanal-Registriergerät mit einem physikaiische Größen charakterisierende Impulse abgebenden Detektor, einem nachgeschalteten Analog-Digital-Umsetzer, einem die Digitalwerte aufnehmenden Zwischenspeicher und einem an den Zwischenspeicher angeschlossenen Magnethandgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Zwischenspeicher (M) nachgeschaltete Magnetbandgerät

(B) mit derart einstellbarer Aufnahmegeschwindigkeit des Magnetbandes (T) nachgeschaltet ist, daß die Anzahl der auf das Magnetband (T) übernommenen Zwischenspeicheradressen pro Zeiteinheit mindestens gleich (oder größer) der mittleren vom Detektor gelieferten Impulsrate ist und daß ein Steuergerät (5) mit dem Zwischenspeicher (M) und dem Magnetbandgerät (B) verbunden ist, daß ein digitale Werte abgebender Zeitmarkengeber (Z) zur Erzeugung von Zeitmarken auf dem Magnetband (T) des Magnetbandgerätes (B) vorgesehen ist, und duß das Magnetbandgerät (B) an eine elektronische Datenverarbeitungsanlage

(C) anschließbar ist.

6. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitmarkengeber (Z) an den Zwischenspeicher (M) angeschlossen ist.

7. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitmarkengeber (Z) fremdgesteuert ist.

8. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitmarkengeber (Z) vom Steuergerät (5) angesteu

ert ist. ¹^

9. Vielkanal-Registriergerat nach Anspruch 5

oder einem der folgenden Ansprüche zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl (z) der Speicherzellen des Zwischenspeichers (M) in (p) gleiche große SpeicherzeUenblöcke (O₁, a₂... a_p) unterteilbar ist, und daß die SpeicherzeUenblöcke (a_x, α .α) hinsichtlich des Auslesens ihres Inhalts auf das^PMagnetband (T) vom Steuergerät (S) ansteuerbar sind.

10. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 5 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (D) aus einer Anzahl (n) von Teildetektoren (D₁, D , D.) aufgebaut und daß jedem Teildetektor (D₁, D_y, DJ ein Umsetzer (W_x, W_y, WJ nachgeschaltet ist.

11. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Umsetzer (W_x, W_y, WJ ein Kurzzeitspeicher (N_x, N , NJ nachgeschaltet ist, daß die Kurzzeitspeiclier (N_x, N , NJ mit dem Zwischenspeicher (M) verbunden sind, und daß zur Ansteuerung und zwecks Weitergabe der in den Kurzzeitspeichern (N_x, N, NJ gespeicherten Werte an den Zwischenspeicher (M) ein Taktgenerator (TG) vorgesehen ist.

12. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (TG) mit einem Umlaufspeicher (U_x, U_y, UJ verbunden ist.

13. Vielkanal-Registriergerätnach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die (z) Speicherzellen des Zwischenspeichers (M) in (p) gleich große SpeicherzeUenblöcke (a, b_x C₁; a₂ b₂ c₂;...a b c ) und diese wiederum in eine der Anzahl^ der Teildetektoren (D₁, D_y, DJ entsprechende Anzahl von Unterblöcken (U₁ b, C₂; a₂b₂c₂;...a b c) unterteilbar sind, und daß jedem Umsetzer (W_x, W_y, WJ in jedem Speicherzellenblock ein Unterblock zugeordnet ist.

14. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Unterblock ein eigenes Magnetband (B) vorgesehen ist.

15. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 5 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer (WO ^mit Organen zum Einstellen von Grenzen für die digitalen Werte versehen ist.

16. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 5 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (D) ein ortsempfindlicher Detektor ist.

17. Vielkanal-Registriergerät nach Anspruch 5 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (D) eine SEC-Röhre ist.