DE2241724C3

DE2241724C3 - Vorrichtung zum Umsetzung von durch einen Teilchenanalysator erzeugten Impulsen

Info

Publication number: DE2241724C3
Application number: DE2241724A
Authority: DE
Inventors: Walter Robert Miami Lakes Hogg; Robert Ivan Hialeah Klein
Original assignee: Coulter Electronics Ltd
Current assignee: Coulter Electronics Ltd
Priority date: 1971-08-30
Filing date: 1972-08-25
Publication date: 1980-06-26
Also published as: GB1399496A; CA965482A; DE2241724A1; FR2151922A5; US3783247A; JPS549511B2; JPS4833893A; DE2241724B2

Description

schaltung 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 Ausgangssignal triggert den Zwischenspeicher, schaltet den A/D-Umsetzer 26 über eine Leitung 30 ein und setzt über eine Leitung 34 e"ne Sperrstufe 32. Die Sperrstufe 32 sperrt daraufhin über eine Leitung 36 die Torschaltung 16, so daß diese keinen einlaufenden Teilchenimpuis 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 Analyse eines Teilimpulses führen würde. Der Verlust eines solchen zu unmittelbar folgenden Impulses kann durch ein Koinzidenz-Korrekturprogramm korrigiert werden. Wenn vom A/D-Umseizer 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 rückg?- setzt 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 rückgeselzt 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 Ausgänge der Übertragungsstufe 46 sind auf eine Gruppe von Leitungen 48 geschaltet, deren Anzahl gleich der der Leitungsgruppe 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 Zahlinformation 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 "<· jürcssierter Speicherplatz vorgesehen sein, der die Gesamtzählung in sämtlichen Bereichen wiedergibt.

Zur Messung von Teilchenkonzentrationen kann zur Start-Stop-Steuerung eine Leitung 47 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 übertragen, wenn die Daten für den Rechner fertig aufbereitet sind. Die Rücksetzung der Übertragungsstufe 46 erfolgt über eine Leitung 52, v/enn der Rechner die Daten übernommen hat.

Der Rechner kann gegebenenfalls so programmiert sein, daß sein Eingang abgeschaltet wird, wenn er eine vorherbestimmte Anzahl von Eingangssignalen in

ίο einem beliebigen Größenbereich oder eine bestimmte Gesamtzahl für sämtliche Größenbereiche empfangen hat. Hierbei kann der Rechner auch so programmiert sein, daß er über seine Ausgangsieitung 53 einen Ausgabezyklus zu einer Übertragungsstufe 54 an ein Peripheriegerät 55 beginnt, das beispielsweise aus einem Linienschreiber bestehen kann. Die Datenausgabe 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 Übertragungsstufe 58 und seiner Steuerleitung 60 gezeigt.

F i g. 2 zeigt im wesentlichen die gleiche Schaltung wie Fi 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 DE-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 Integralion 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 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 einlaufenden Teilchenimpulses. Hierdurch wird im Speicher ein Spannungswert gehalten, der dem Volumen des Teilchens entspricht. Der gehaltene Spannungswert 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 kurz-

geschlossen 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-Sleuerung 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. I 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

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Umsetzung von durch einen Teilchenanalysator erzeugten, der Größe eines Teilchens entsprechenden Impulsen in die Digitalform, mit einem mit dem Eingang für den Meßimpuls verbundenen Zwischenspeicher, einer mit dem Eingang für den Meßimpuls verbundenen Sperrstufe, einer von der SDerrstufe gesteuerten Torschaltung, mit einem dem Zwischenspeicher nachgeschalteten Analog-Digital-Umsetzer, und je Amplitudenklasse der Meßimpulse vorgesehenen, dem Analog-Digital-Umsetzer nachgeschalteten Speicherplätzen, wobei die Sperrschaltung die Torschaltung für eine bestimmte Zeit nach dem Einlaufen eines Meßimpulses sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung (16) zwisjhen den Eingang (14) für den Meßimpuls und den Zwischenspeicher (20) geschaltet ist, daß zwischen den Analog-Digital-Umsetzer (26) und die Speicherplätze eine Übertragungsstufe (46) geschaltet ist, daß ein Setzeingang der Sperrstufe (32) an den Zwischenspeicher (20) und/oder an den Analog-Digital-Umsetzer (26) angeschlossen ist, und daß je ein Rücksetzeingang (38 bzw. 40) der Sperrstufe (32) an den Eingang (14) der Torschaltung (16) bzw. die Übertragungsstufe (46) angeschlossen ist, derart, daß die Torschaltung geschlossen bleibt, solange nach Leerung der Übertragungsstufe (46) am Eingang (14) der Torschaltung (16) ein Meßimpuls ansteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Impulsspitzendetektor (22), der zur Erleichterung der Zwischenspeicherung der Amplitude an den Zwischenspeicher (20) und den Analog-Digital-Umsetzer (26) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher eine Schaltung (62) zur Linearitätsverbesserung enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 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.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der 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.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstufe (32) RS-Flip-Flop enthält, die durch den Detektor (22) gesetzt und durch die Übertragungsstufe (46) rückgesetzt wird, wobei die Torschaltung (16) durch das Setzen der Flip-Flops geschlossen wird.

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

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umsetzung von durch einen Teilchenanalysator erzeugten, der Größe eines Teilchens entsprechenden Impulsen in die Digitalform der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen ArL

Aus »Meßtechnik«, 1971, Heft 1, Seiten 1 bis 5, ist bereits eine Vorrichtung bekannt, die allgemein zur Umsetzung von in Analogform auftretenden Impulsen in die Digitalform dient.

Steht bei der bekannten Vorrichtung im Augenblick des Wiedereinschaltens des Analog-Digital-Wandlers durch die Sperrstufe nach der Umsetzung eines vorausgehenden Impulses in die Digitalform gerade ein Eingangsimpuls an, so wird dieser unabhängig davon in die Digitalform umgesetzt, in welchem Augenblick des Impulses der Analog-Digital-Wandler wieder eingeschaltet wurde. Der Eingangsimpuls wird daher nicht vollständig erfaßt, wodurch es zu Fehlmessungen kommen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Umsetzung von durch einen Teilchenanalysator erzeugten, der Größe eines Teilchens entsprechenden Impulsen in die Digitalform anzugeben, bei der durch beim Wiedereinschalten des Analog-Digital-Wandlers anstehende und daher nur unvollständig erfaßbare Impulse verursachte Fehler vermieden sind.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung ertindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Torschaltung durch die Sperrstufe so lange geschlossen gehalten, bis ein einmal durch die Torschaltung durchgelaufener Impuls durch die nachfolgende Verarbeitungsschaltung so weit umgesetzt ist, daß ein neuer Impuls zugelassen werden kann und solange am Ausgang des Teilchenanalysators bzw. am Eingang der Torschaltung ein Impuls ansieht. Hierdurch wird verhindert, daß der Schaltung ein gerade noch anstehendes Teilstück des gerade verarbeiteten Impulses oder ein Teilstück eines nachfolgenden Impulses zugeführt wird.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 7.

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. I 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 Leitungeil 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 Ein-