DE2241724B2 - Verfahren und vorrichtung zur aufbereitung von durch einen teilchenanalysator erzeugten impulsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von durch einen Teilchenanalysator erzeugten, der Größe eines Teilchens entsprechenden Impulsen, bei dem die in Analogform auftretenden Impulse in Digitalfoim umgesetzt und die Digitalwerte, in Größenklassen unterteilt, je Größenklasse in Speicherplätzen gespeichert werden, sowie auf eine Vorrichtung zur Aufbereitung von durch einen Teilchenanalysator erzeugten, der Größe eines Teilchens entsprechenden Impulsen, mit einem Analog-Digital-Umsetzer, einer Übertragungsstufe und mit mehreren Speicherplätzen, die je einer Größenklasse der Teilchen zugeordnet sind.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind bereits aus der US-PS 33 45 502 bekannt. Hierbei werden die Digitalwerte der in Größenklassen unterteilten Impulse je Größenklasse in Zählern gespeichert. Die weitere Verarbeitung kann hierbei in Einzelberechnungen oder nach erneuter Eingabe mittels eines elektronischen Rechners durchgeführt wer-

den. Diese Art des Vorgehens ist äußerst umständlich und darüberhinaus mit zahlreichen Fehlerquellen behaftet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung von du^rch einen Teilchenanalysator, beispielsweise einen Coulter-Teilchenanalysator, erzeugten, der Größe eines Teilchens entsprechenden Impulsen anzugeben, mit denen es möglich ist, die Impulse, nach deren Größe klassifiziert, in einen rechnergerechten Kode umzusetzen und direkt dem Speicher des Rechners zuzuführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß für jeden Impuls der gleiche relative elektrische Augenblickswert vor der Umsetzung in Digitalform in Analogform zwischengespeichert wird, daß die Zufuhr der Impulse zum Zwischenspeicher gesperrt wird, bis der im Zwischenspeicher gespeicherte Augenblickswert in Digitalform umgewandelt ist, und daß die Impulse nach Umsetzung in die Digitalform den Speicherplätzen eines Rechners zugeführt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen dem Analog-Digital-Umsetzer vorgeschalteten Zwischenspeicher und durch eine einerseits an den Teilchenanalysator und andererseits an den Analog-Digital-Umsetzer und eine zwischen Analog- und Digital-Umsetzer und Speicherplätzen eines Rechners liegende Übertragungsstufe angeschlossene Sperrstufe zur Sperre des Eingangs des Zwischenspeichers bis zur Umwandlung des im Zwischenspeicher gespeicherten Analogsignals in Digitalform.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Impulse rechnergerecht aufbereitet und mit Hilfe des Rechners direkt weiterverarbeitet werden.

An Hand der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

F i g. 1 das Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Aufbereitung von Impulsen, und

F i g. 2 ein zweites, abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung.

Die Vorrichtung ist in den Figuren insgesamt mit 10 bezeichnet. Bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erzeugt ein Teilchenanalysator 12 an seinem Ausgang 14 einen Impulszug. Die Amplitude jedes Impulses ist proportional der Größe des denselben erzeugenden Teilchens (gemäß dem Coulter-Teilchenmeßprinzip). Die Impulse laufen durch eine Torschaltung 16 auf Leitungen 18 und 19, von denen sie einem Zwischenspeicher 20 bzw. einem Spitzendetektor 22 zugeführt werden. Der Ausgang 24 des Zwischenspeichers 20 ist an einen Analog-Digital-Umsetzer 26 (im folgenden kurz A/D-Umsetzer) angeschlossen. Der Spitzendetektor 22 mißt den gleichen relativen elektrischen Augenblickswert für jeden von einem Teilchen erzeugten Impuls und arbeitet als Triggerschaltung zur Einschaltung des Zwischenspeichers 20, so daß der A/D-Umsetzer 26 durch einen auf der Ausgangsleitung 24 einlaufenden Impuls eingeschaltet wird.

Wenn der Spitzendetektor 22 durch einen Impuls von der Torschaltung 16 erregt wird, so erzeugt er, wenn die Impulsspitze erreicht ist, auf einer Leitung 28 ein Ausgangssignal. Dieses Ansgangssignal triggert den Zwischenspeicher, schaltet den A/D-Umsetzer 26 über eine Leitung 30 ein und setzt über eine Leitung 34 eine Sperrstufe 32. Die Sperrstufe 32 sperrt daraufhin über eine Leitung 36 die Torschaltung 16, so daß diese keinen einlaufenden Teilchenimpuls annimmt, bis der Impuls, der gerade durch die Vorrichtung 10 verarbeitet wird, vollständig durch dieselbe gelaufen ist.

Zusätzlich wird der ursprüngliche Teilchenimpuls über eine Leitung 38 der Sperrstufe 32 zugeführt. Hierdurch wird verhindert, daß die Torschaltung 16 während eines zu kurz darauf folgenden Impulses wieder eingeschaltet wird, da dies zur Analyst eines Teilimpulses führen würde. Der Verlust eines solchen zu unmittelbar folgenden Impulses kann durch ein Koinzidenz-Korrekturprogramm korrigiert werden. Wenn vom A/D-Umsetzer 26 ein Ausgangssignal erzeugt und ein Rechner 42 das Datensignal angenommen hat, wird auf einer Leitung 40 ein Rücksetzsignal erzeugt, das das Sperrsignal auf der Leitung 36 löscht und die Torschaltung 16 öffnet, wenn auf der Leitung 38 kein Sperroder Löschsignal anliegt Die Sperrstufe 32 kann im wesentlichen aus zwei RS-Flip-Flops bestehen, die durch ein Signal auf der Leitung 34 gesetzt und durch geeignete Signale auf den Leitungen 40 und 38 rückgesetzt werden. Ihre Ausgänge sind in einer logischen ODER-Verknüpfung miteinander verbunden, so daß sie zur Verarbeitung des nächsten Impulses und zur Abschaltung des Sperrsignals von der Leitung 36 beide

2s rückgesetzt werden müssen.

Das Ausgangssignal des A/D-Umsetzers 26 erscheint auf einer Gruppe von beispielsweise 8 Leitungen 44. Der Ausgang des Umsetzers 26 ist über eine Übertragungsstufe 46 mit dem Rechner 42 verbunden. Die Aus-

}o gänge der Übertragungsstufe 46 sind auf eine Gruppe von Leitungen 48 geschaltet, deren Anzahl gleich der der Leitungsgi uppe 44 ist. Die Übertragungsstufe 46 überträgt den digitalen Ausgangswert des vom Zwischenspeicher 20 gespeicherten Signals in einen geeigneten Adressensatz des Speichers des Rechners 42. Durch diese Operation erfolgt eine Klasseneinteilung der Teilchen entsprechend ihrer Größe und der Teilchenanzahl jeder Größe. Die Klassenteilung enthält zweckmäßigerweise mehrere Teilchengrößenbereiche.

Stets wenn der Rechner 42 eine Adresse von der Übertragungsstufe 46 empfängt, gibt diese einen bestimmten Teilchengrößenbereich wieder. Der Rechner fragt dann die gezählten Daten vom Speicherplatz ab, der dem speziellen Größenbereich entspricht, addiert die neue Zählinformation und speichert die sich ergebenden Zähldaten auf dem bestimmten Speicheradressenplatz. Auf diese Weise speichert der Rechner automatisch und direkt eine Gesamtzählung für jeden Größenbereich in seinem Speicher. Im Speicher des Rechners kann ein durch eine Leitung 49 adressierter Speicherplatz vorgesehen sein, der die Gesamtzählung in sämtlichen Bereichen wiedergibt.

Zur Messung von Teilchenkonzentrationen kann zur Start-Stop-Steuerung eine Leitung 50 vorgesehen sein,

die den Teilchenanalysator 12 mit der Übertragungsstufe 46 verbindet. Hierdurch kann nach der Überwachung eines bestimmten Probenvolumens die Zählung unterbrochen werden. Über eine Leitung 51 wird vom A/D-Umsetzer 26 zur Übertragungsstufe 46 ein Signal

ho übertragen, wenn die Daten für den Rechner fertig aufbereitet sind. Die Rücksetzung der Übertragungsstufe 46 erfolgt über eine Leitung 52, wenn der Rechner die Daten übernommen hat.
Der Rechner kann gegebenenfalls so programmiert

'vs sein, daß sein Eingang abgeschaltet wird, wenn er eine vorherbestimmte Anzahl von Eingangssignalen in einem beliebigen Größenbereich oder eine bestimmte Gesamtzahl für sämtliche Größenbereiche empfangen

hat. Hierbei kann der Rechner auch so programmiert sein, daß er über seine Ausgangsleitung 53 einen Ausgabezyklus zu einer Übertragungsstufe 54 an ein Peripheriegerät 55 beginnt, das beispielsweise aus einem Linienschreiber bestehen kann. Die Datenausgabe s kann auch in Form einer listenmäßigen Aufführung der Kanäle erfolgen, in der die Anzahl der Teilchen in jedem Kanal angegeben ist. Das Peripheriegerät 55 kann aus einem Aufzeichnungsgerät bestehen, daß die Anzahl der Teilchen in Abhängigkeit vom Bereich in einem Diagramm wiedergibt. Gleichzeitig kann auch die Gesamtzahl ausgedruckt werden. So können viele unterschiedliche Formen von Ausgabesignalen programmiert werden.

Zusätzlich oder alternativ kann ein weiteres Peripheriegerät 56 vorgesehen sein, beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre oder ein Fernschreiber, die die Daten oder Teile derselben aufzeichnen oder ausgeben. Ferner kann eine Steuereinrichtung zur Informationsabfrage auf einen Steuerbefehl vorgesehen sein. Im Falle von Kommandos erfolgt die Programmierung durch Betätigung einer Tastatur. Das Peripheriegerät 56 ist mit seiner Übertragungsslufe 58 und seiner Steuerleitung 60 gezeigt.

F i g 2 zeigt im wesentlichen die gleiche Schaltung 2s wie F i g. 1, mit der Ausnahme, daß an Stelle des Zwischenspeichers 20 zwischen die Torschaltung 16 und den A/D-Umsetzer 26 eine Schaltung 62 zur Verbesserung der Linearität geschaltet ist. Diese kann beispielsweise ähnlich der Schaltung sein, die in der DT-PS 16 23 657 beschrieben ist. Diese Schaltung verbessert die Linearität des Teilchenanalysators 12 durch Messung der Teilchenimpulse bei einem Augenblicks-Amplitudenwert, der in ihrer Mitte anstatt ihrer Spitzenamplitude liegt. Dies geschieht durch Integration jedes Impulses und Vergleich des ursprünglichen Impulses mit seinem integrierten Impuls, wobei die Amplituden der beiden Impulse so eingestellt sind, daß sie in dem Augenblick einander gleich sind, der der Zeit entspricht, zu der das den Impuls erzeugende Teilchen sich 4c genau in der Mitte der Meßzone des Teilchenanalysators befindet. Da die Schaltung 62 einen Integrator enthält, verhindert man zweckmäßigerweise den weiteren Anstieg des Ausgangssignals des Integrators in dem Augenblick, zu dem seine Amplitude gleich ist der des 4< einlaufenden Teilchenimpulses. Hierdurch wird im Speicher ein Spannungswert gehalten, der dem Volumen des Teilchens entspricht. Der gehaltene Spanniingswert wird über die Ausgangsleitung 24 dem A/D-Umsetzer 26 zugeführt.

Wenn der A/D-Umsetzer eine Umsetzung beendet, kann der Integrator in Vorbereitung der nächsten Impulsanalyse über die Leitung 30 rückgesetzt oder kurzgeschlossen werden. Über die Leitung 34 verhindert der A/D-Umsetzer 26 mit Hilfe der Sperrstufe 32, daß Teilchenimpulse der Schaltung 62 zur Linearitätsverbesserung mittels eines Sperrimpulses auf der Leitung 36 zugeführt werden. Zwischen Leitungen 66 und 68 ist eine Schwellenschaltung 64 geschaltet, so daß die Übertragungsstufe 46 die Gesamtzahl der Impulse unabhängig davon zählen kann, ob der A/D-Umsetzer zufällig so langsam ist, daß die Analyse des zweiten Impulses von zwei unmittelbar hintereinander folgenden Impulsen verhindert wird.

Da der Rechner normalerweise zur Durchführung von statistischen Analysen eine Teilchenfrequenz-vs-Volumenverteilung speichert, brauchen nicht sämtliche Teilchen und ihre im Rechner gespeicherten Volumina analysiert zu werden. Es braucht lediglich eine Probe mit guter Verteilung dieser Teilchen analysiert zu werden. So wird durch die Schaltung 62 lediglich die Zeitdauer verlängert, die zur Erzielung einer richtigen Wiedergabe des Teilchenvolumens in einer statistisch äquivalenten Probe notwendig ist. Sollen unabhängig vom Teilchenvolumen sämtliche Teilchen gezählt werden, so werden die Teilchenimpulse über die Leitung 66 der Schwellenschaltung 64 zugeführt, deren Spannungs-Bezugspegel so gewählt sei, daß sämtliche Teilchen unabhängig von ihrer Größe gezählt werden können. Diese Schaltung gibt für jedes Teilchen auf der Leitung 68 einen Impuls ab, der der Übertragungsstufe 46 zugeführt wird. Die Anzahl der Teilchen wird auf einem Adressenplatz des Rechners 42 gespeichert, der somit sämtliche Teilchen eines gegebenen Probenvolumens speichert. Die Start-Stop-Steuerung über die Leitung 50 des Teilchenanalysators 12 wird ebenfalls der Übertragungsstufe 46 zugeführt, so daß die Teilchenkonzentration im Rechner gespeichert werden kann. Der Rechner kann so programmiert sein, daß er eine Koinzidenzkorrektur durchführt.

Obwohl in F i g. 1 nicht gezeigt, kann die Schwellenschaltung 64 mit ihren Ein- und Ausgangsleitungen 66 bzw. 68 für den vorstehend beschriebenen Zweck in der in F i g. 2 gezeigten Weise angeschlossen sein.

Bei beiden Ausführungsbeispielen der Vorrichtung 10 können beispielsweise zwischen die Leitung 14 und die Torschaltung 16 Schaltungen geschaltet sein, durch die Störungen unterdrückt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von durch einen Teilchenanalysator erzeugten, der Größe eines Teilchens entsprechenden Impulsen, bei dem die in Analogform auftretenden Impulse in Digitalform umgesetzt und die Digitalwerte, in Größenklassen unterteilt, je Größenklasse in Speicherplätzen gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Impuls der gleiche relative elektrische Augenblickswert vor der Umsetzung in Digitalform in Analogform zwischengespeichert wird, daß die Zufuhr der Impulse zum Zwischenspeicher gesperrt wird, bis der im Zwischenspeicher gespeicherte Augenblickswert in Digitalform umgewandelt ist, und daß die Impulse nach Umsetzung in die Digitalform den Speicherplätzen eines Rechners zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Augenblickswert die Spitze jedes von einem Teilchen erzeugten Impulses zwischengespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Augenblickswert der Impulsampli-•udenwert in der Mitte jedes von einem Teilchen erzeugten Impulses zwischengespeichert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Augenblickswert die Amplitude des Teilchenimpulses zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Impuls während der Umsetzung zur Sperre der Zwischenspeicherung des folgenden Impulses verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zuführung zu den Speicherplätzen des Rechners der Rechner mittels mehrerer getrennter Adressen adressiert wird, von denen jede einen unterschiedlichen Teilchengrößenbereich umfaßt.

7. Vorrichtung zur Aufbereitung von durch einen Teilchenanalysator erzeugten, der Größe eines Teilchens entsprechenden Impulsen, mit einem Analog-Digital-Umsetzer, einer Übertragungsstufe und mit mehreren Speicherplätzen, die je einer Größenklasse der Teilchen zugeordnet sind, gekennzeichnet durch einen dem Analog-Digital-Umsetzer (26) vorgeschalteten Zwischenspeicher (20, 22; 62) und durch eine einerseits an den Teilchenanalysator (12) und andererseits an den Analog-Digital-Umsetzer und eine zwischen Analog-Digital-Umsetzer und Speicherplätzen eines Rechners (42) liegende Übertragungsstufe (46) angeschlossene Sperrstufe (32) zur Sperre des Eingangs des Zwischenspeichers bis zur Umwandlung des im Zwischenspeicher gespeicherten Analogsignals in Digitalform.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Impulsamplitudendetektor (22), der zur (>o Erleichterung der Zwischenspeicherung der Amplitude an den Zwischenspeicher (20) und den Analog-Digital-Umsetzer (26) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher eine Schaltung (62) zur Linearitätsverbesserung enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (62) zur Linearitätsverbesserung eine Schaltung zur Messung der Amplitude der Mitte jedes von einem Teilchen erzeugten Impulses und zur Übertragung jeder Mittenamplitude zum Analog Digital-Umsetzer (26) enthält.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsspitzendetektor (22) und der Zwischenspeicher (20) die Teilchenimpulse empfangen, daß der Analog-Digital-Umsetzer (26) an den Ausgang (24) des Zwischenspeichers angeschlossen ist und daß der Analog-Digital-Umsetzer und der Zwischenspeicher durch den Ausgang des Impulsspitzendetektors einschaltbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch eine zwischen den Teilchenanalysator (12) und den Zwischenspeicher (20) geschaltete Torschaltung (16), an die die Sperrstufe (32) angeschlossen ist, sowie ferner dadurch, daß die Sperrstufe über eine Leitung (34) derart an einen Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers (26) angeschlossen ist, daß die Torschaltung (16) nach der Einspeisung eines Teilchenimpulses in den Zwischerspeicher für eine vorherbestimmte Zeit geschlossen wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstufe (32) über eine Leitung ',38) an den Ausgang des Teilchenanalysators (12) angeschlossen und derart aufgebaut ist, daß die Torschaltung (16) bis zu einer bestimmten Zeit nach der Einspeisung eines Teilchenimpulses geschlossen gehalten wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstufe (32) RS-Flip-Flops enthält, die durch den Detektor (22) gesetzt und durch eine Trennschaltung (46) rückgesetzt wird, wobei die Torschaltung (16) durch das Setzen der Flip-Flops geschlossen wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine impulsgesteuerte Schaltung (64) direkt zwischen den Ausgang (14) des feilchenanalysators (12) und einen Eingang der Übertragungsstufe (46) geschaltet ist, so daß die Gesamtteilchenzahl mittels des Rechners speicherbar ist.