DE2314578A1

DE2314578A1 - Verfahren und vorrichtung zur korrektur koinzidenzbedingter zaehlfehler bei teilchenanalysatoren

Info

Publication number: DE2314578A1
Application number: DE19732314578
Authority: DE
Inventors: Henri Bader; Wallace Henry Coulter; Walter Robert Hogg
Original assignee: Coulter Electronics Inc
Current assignee: Coulter Electronics Inc
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-23
Publication date: 1973-10-11
Also published as: CH592303A5; IL41855A; AU5373673A; JPS499282A; GB1423021A; JPS5625611B2; AR204610A1; DE2314578C2; BE797228A; SE391583B; IT1032020B; FR2186135A5; NL7304071A; IL41855A0

Description

Verfahren und Vorrichtung sur Korrektur koinzidenzbedingter Zählfehler bei Teilehenanalysatoren

(Priorität: 27. März 1972, USA, Nr. 238 079 und

26. September 1972, USA, Nr. 292 421) .

Die Erfindung betrifft Teilchenzählverfahren und -vorrichtungen zur statistischen Korrektur eines gemessenen, durch Teilchen erzeugten Zählimpulszuges, zur Vermeidung von Zählfehlern infolge zufälliger Koinzidenzverluste oder -erhöhungeri der Zahlung.

Bei den hier in Erage stehenden Zählverfahren und —vorrichtungen werden Teilchenmeßzonen verwendet, in denen mehr als ein Teilchen gleichzeitig vorhanden sein kann, so daß eine zufällige Koinzidenz vorliegt.

Unter der Bezeichnung "Coulter-Zähler" ist ein elektronisches Teilchenzähl- und Analysegerät bekannt. Derartige Geräte und Teile davon sind beispielsweise in den US-PSen 2 656 508, 2 985 und 3 259 842 beschrieben. Ein wichtiger Teil de3 Coulter-Zählers ist die kleine Tast- oder Keßöffnung, zu der oder durch die einzelne

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Teilchen gelangen oder hindurchtreten, und zwar oft in einer Menge von mehr als 1 000 Teilchen pro Sekunde. Wegen der physikalischen Parameter der Tastöffnung bzw. des Meßfensters und der Teilchenkonsentration, treten oft zwei oder mehr Teilchen gleichzeitig in den Meßbereich. Daher wird nur ein Teilchen gemessen oder erfaßt, und nicht zwei oder mehrere. Dieser Zählzustand wird als Primärkoinzidenz- bezeichnet. Andererseits können zwei oder mehr kleine Teilchen, die einzeln wegen ihrer geringen Größe nicht gezählt werden j gleichzeitig in den Meßbereich gelangen und so einen Im- . puls erzeugen, der als einzelnes größeres (nicht vorhandenes) Teilchen gezählt wird. Diese Vergrößerung der Zählung wird als Sekimdärkoinzidenz bezeichnet. Diese Koinzidenzzählbedingungen treten zeitlich zufällig auf. Sie folgen einer statistisch feststellbaren Porm, aus der Kurven, Tabellen und Formeln abgeleitet werden können.

Ist das kritische Volumen der Meßzone für eine gegebene Gruppe instrumenteiler Bedingungen feststellbar, und ist die Sekundarkoinzidenzvernachlässigbar, so kann die wahre Zahl Έ der Teilehen in einer Suspension durch folgende Gleichung genau bestimmt werden:
- - N =.g . In (1 - Kn)

worin In der natürliche Logarihtmus ist.

Durch Erzeugung wenigstens zweier bezogener Rohzählungen η und n-, beispielsweise zweier physikalisch abgeleiteter Zählungen oder einer physikalischen Zählung und einer aus der physikalischen Zählung abgeleiteten künstlichen Zählung kann eine mathematische Beziehung hergeleitet werden, durch die die Abtastkonstante k eines Coulter- Teilchenanalysators herausfällt und eine Ergebnisgleichung erhalten wird. Die Ergebnisgleichung ist zur Verarbeitung der Eingangs-Rohzählungen η und n. zur Berechnung der schließlich gewünschten korrigierten Zählung N. verwendbar.

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Die Erfindung umfaßt folgende Verfahren· und Vorrichtungen, mittels deren die Rohzählungen durchgeführt werden:

a) Das Probenvolumen wird durch zwei oder mehrere Meßfenster mit bekannten Verhältnissen ihrer kritischen Volumina hindurehgeleitet, um die Zählungen n, n. , n. usw. zu erhalten.

b) zwei oder mehrere unterschiedliche Verdünnungen mit bekanntem Verdünnungsverhältnis der·Probe werden durch ein einziges Meßfenster geleitet, um die Zählungen n, n., n. usw. zu erhalten.

c) Durch Änderung von (b) wird ein Ergebnis von η und n, gebildet, das das kritische Volumen K statt der korrigierten Zählung N. bestimmt.

d) Das Probenvolumen wird durch unterschiedliche Meßfenster mit dem gleichen kritischen Volumen geführt. Ein Ausgangs signal wird als η-und die Summe der Ausgangssignale als n. verwendet.

e) Eine Probe wird durch ein Meßfenster geführt, um η zu erzeugen. Durch Verzögerung und Addition von η zu sich selbst wird n. gebildet.

Nach der Erfindung wird ein Verfahren zur automatischen Korrektur koinzidenter Teilchenzählungsänderungen in einem Teil-■ chenanalysätor des Meßzonentyps angegeben, .bei dem mehrere Teilchenimpulszüge erzeugt werden, indem wenigstens ein Teil einer Teilchenprobe durch wenigstens eine Meßzone einer Teilchenmeßzonenanordnung geführt wird. Es zeichnet sich dadurch aus, daß bei der Erzeugung der Impulszüge dieselben derart hervorgerufen werden, daß sie eine bezogene mathematische Funktion bilden, in der die einzige Unbekannte die Zahl der Impulse, in jedem Impulszug ist, daß die Impulszählung jedes Impulszuges gespeichert wird, daß die gespeicherten Zählungen hinsichtlich der korrigierten Zählung und ihrer Punktionsabhängigkeit mathematisch bearbeitet werden, und daß von der Bearbeitung eine resultierende Teilchenzählung abgeleitet wird, die hinsichtlich KoninzidenzZähländerungen korrigiert ist.

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Hach der Erfindung wird ferner ein Verfahren sur automati- ■ sehen Bestimmung des kritischen Volumens der Meßzone in. einem Teilchenanalysator des Meßzonentvps angegeben,, wodurch Koinzidenz-Teilchenzähländerungen festgestellt werden können_s bei dem ein erster und ein zweiter Teilehenimpulszug erzeugt .wird_s indem eine Teilchenprobe durch die Meßzone des Teilchenanalysators geführt wird. Bs zeichnet sieh dadurch aus, daß bei der Erzeugung der Impulszüge wenigstens einer von ihnen derart hervorgerufen wird,. daß sie eine bezogene mathematische.-Funktion bilden, in der die einzige Unbekannte die Anzahl der Impulse in jedem Impulszug ist, und daß beim Hervorrufen der zweite Impulszug vom ersten Impulszug zu ihrer getrennten Speicherung erzeugt wird, daß die Impulszählungen jedes Impulszuges getrennt gespeichert werden, daß die gespeicherten Zählungen hinsichtlich des kritischen Volumens und ihrer Punktionsbeziehung mathematisch verarbeitet werden, und daß von der Verarbeitung als Ergebnis das kritische Volumen abgeleitet wird.

Nach der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Erzeugung einer Teilchenprobe mit einer Größenverteilung und Konzentration angegeben, d'ie zu einer Testprobe in Beziehung steht.Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die erzeugte Probe eine simulierte Probe ist, daß in an sich bekannter Weise eine Testprobe von Teilchen durch die Meßzone eines elektronischen Teilehenanalysators geführt und hierdurch ein erster Zug elektrischer Impulse erzeugt wird, dessen Impulse normalerweise je ein Teilehen der Testprobe darstellen, daß von dem ersten Impulszug ein zeitverzögerter äquivalenter Impulszug abgeleitet wird, und daß auf elektronischem Wege der erste Impulszug und der äquivalente Impulszug Impuls um Impuls addiert werden und dadurch ein zweiter Impulszug gebildet wird, wobei der zweite Impulszug eine künstliche Darstellung einer Teilchenprobe ist, deren Konzentration doppelt so hoch und deren Größenverteilung im wesentlichen gleich ist wie bei der Testprobe.

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Nach der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur automatischen Bestimmung des kritischen Volumens der Meßzone eines Teilchenanalysators des Meßzonentyps angegeben, bei dem Koinzidenz-Teilchenzählungsänderungen auftreten. Bei dem Verfahren wird ein erster und zweiter Teilchenimpulszug erzeugt, indem zwei unterschiedliche Verdünnungen gleichen Volumens der Teilchenprobe durch die Meßzone des Teilchenanalysators geführt werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß bei der Erzeugung der Impulszüge dieselben derart hervorgerufen werden, daß sie eine unterein-" ander bezogene mathematische Punktion bilden, in der die einzige Unbekannte die Anzahl der Impulse in jedem Zug ist, daß die Impulszählung in jedem Zug gespeichert wird, daß die gespeicherten Sählungen hinsichtlich des kritischen Volumens und ihrer Punktionsbeziehung mathematisch bearbeitet werdai, und daß durch die Bearbeitung als Ergebnis das kritische Volumen abgeleitet wird.

üach der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zur automatischen Korrektur von Koinzidenz-Teilchenzählungsänderungen in einem Teilchenanalysator des Meßzonentyps angegeben. Die Vorrichtung enthält einen G-enerator zur Erzeugung mehrerer Teilchenimpulszüg.e und einen Speicher zum Speichern der Impulszählung von. jedem der Impulszüge, der die Zählungen als Ausgangssignale abgibt. Der G-enerator enthält wenigstens eine Meßzonenanordnung und eine Einrichtung zur Zufuhr wenigstens eines Teils einer Teilchenprobe zum Durchleiten durch d ie MeßZonenanordnung und eine Steuereinrichtung, die die Meßzonenanordnung, die ZufuhreinrL chtung und den Speicher zur Steuerung des Probenflusses und der Teilchenimpulseingabe in den Speicher steuert. Die Vorrichtung zeichnet sich aus durch eine Rohzählungs-Ausgangssignal-Erzeugungseinrichtung, die aus dem G-enerator und dem Speicher besteht, wobei der Generator derart aufgebaut und angeordnet ist, daß die Ausgangszählsignale eine bezogene mathematische FunktionsbezLe.hung hinsichtlich ihrer korrigierten Koinzidenzzählung außer beliebigen anderen Unbekannten

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besitzen, und durch einen Rechner, der so angeschlossen ist, daß er -die Ausgangssignale empfängt und sie hinsichtlich ihrer Funktionsbeziehung zur Ableitung einer resultierenden, hinsichtlich der Koinzidenz korrigierten Teilchenzählung verarbeitet.

Durch die Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung des kritischen Volumens der Meßzone in einem Teilchenanalysator mit einer Meßzone geschaffen. Die Vorrichtung enthält einen Generator zur Erzeugung eines ersten und zweiten Teilchenimpuls züges und einen Speicher zur getrennten Speicherung der Impulszählung von jedem der Impulszüge, der die Rohzählungen als zwei Ausgangssignale erzeugt. Der Generator enthält einen Typ der Meßzonenanordnung, und eine Einrichtung zur Zufuhr einer Teilchenprobe zum Durchtritt durch die Meßzonenanordnung sowie ferner eine Steuereinrichtung, die die Meßanordnung und den Speicher verwendet. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Steuereinrichtung die Teilchenimpulseingabe in den Speicher steuert, um den zweiten, aus dem ersten Impulszug zu erzeugen, sowie durch eine Rohsählungs-Ausgangssignal-Erzeugungseinrichtung, die aus dem Generator und dem Speicher besteht, wobei der Generator so aufgebaut und angeordnet ist, daß die beiden Ausgangszählungssignale eine miteinander in Beziehung stehende mathematische Funktion hinsichtlich des Volumens der Meßzone außer beliebigen anderen Unbekannten besitzen, und durch einen. Rechner, der so angeschlossen ist, daß er die beiden Ausgangssignale empfängt und sie hinsichtlich ihrer Funktionsbeziehung zur Berechnung des kritischen Volumens als Ergebnis verarbeitet.

Durch die Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Teilchenprobe mit einer Verteilung und Konzentration geschaffen, die zu einer Testprobe in Beziehung steht. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die erzeugte Probe eine simulierte Probe ist, und daß die Vorrichtung folgende Bestandteile enthält: Eine Meßzonenanordnung und eine Einrichtung zur Zufuhr wenigstens. eines Teils einer Teilchentestprobe zum Durchtritt durch die Meßzonenanordnung, einen Generator, der durch den Teilchendurchtritt

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- if -

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einen ersten Zug elektrischer Impulse erzeugt, -wobei jeder Impuls des ersten Impulszuges normalerweise ein hindurchgetretenes Teilchen darstellt, wobei die obigen Elemente an sich bekannt sind, eine Schaltung zur elektronischen Erzeugung eines zeitverzögerten äquivalenten Teilchenimpulszüges aus dem ersten Impulszug, einen Impulsaddierer zur elektronischen Addition des ersten Impulszuges und des äquivalenten Impulszuges Impuls um Impuls, wobei ein zweiter Ifiipulszug entsteht und der zweite Impulszug eine simulierte Darstellung einer Teilchenprobe ist, deren Konzentration doppelt und deren Teilchenverteilung im wesentlichen gleich ist wie bei der Testprobe.

Nach der Erfindung wird ferner eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung des kritischen Volumens der Meßzone in einem Teilchenanalysator mit einer Meßzone geschaffen. Die Vorrichtung enthält einen Generator zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Teilchenimpulszuges und einen Speicher zur Speicherung der Impulszählung von jedem der Impulszüge, der diese Zählungen als Ausgangssignale abgibt. Der Generator enthält einen Typ einer Meßzonenanordnung und eine Einrichtung zur Zufuhr zweier unterschiedlicher Lösungen einer Probe von Teilchen zum sequentiellen Durcutritt durclvöie Meßzonenanoranung sowie ferner eine Steuereinrichtung, die die Meßanordnung und den Speicher zur Steuerung der Teilchenimpulseingabe in den Speicher verbindet. Die Vorrichtung zeichnet sich aus durch eine Zahl-Ausgangssignal-Erζeugungsanördnung, die aus dem Generator und dem Speicher besteht, wobei der Generator so aufgebaut und angeordnet ist, daß die Ausgangs-Zählsignale eine in Beziehung stehende mathematische Punktion hinsichtlich des kritischen Volumens der Meßzone unter Ausschluß beliebiger anderer Unbekannter besitzen, und durch einen Rechner, der die Ausgangssignale empfängt und sie hinsichtlich ihrer Funktionsbeziehung zur Ableitung des kritischen Volumens als Ergebnis bearbeitet.

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Anhand der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele -wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Ansicht des Quersclmitts eines Meßplättchens, durch dessen Öffnung oder !Fenster Teilchen längs dreier unterschiedlicher Bahnen hinäurchtreten, mit den sich ergebenden elektrischen Impulsen;

Pig. 2 zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Koinzidenz-Korrekturvorriehtung im Blockschaltbild;

Fig. 3 das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 das Blockschaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Koinzidenz-Korrekturvorrichtung.;

Fig. 5 in Diagrammen verschiedene repräsentative Teilchenimpulse zur Erläuterung der Vorrichtung gemß Fig. 4;

Fig. 6 das Blockschaltbild eines optischen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 7 <3Se schematische Ansicht einer Ausfilhrungsform einer Meßvolumen—Änderungsanordnung für die Vorrichtung der Fig. 6; und

Fig. 8 die schematische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Anordnung der Fig. 7.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines typischen Meßplättchens 10 in einem "Coulter-Zähler" zur Zählung und GroßenbeStimmung von Teilchen. Im Plättchen 10 ist eine Öffnung oder ein Fenster 12 vorgesehen. Das Fenster besteht aus einer einfachen zylindrischen Bohrung mit scharfen Kanten 14 und 16. Fließt ein durch nichtgezeigte, an den einander gegenüberliegaiden Seiten des Plättchens angeordnete Elektroden erzeugter Strom, so tritt er von einer Seite des Fensters zur anderen hindurch, beispielsweise in Fig. 1 von links nach rechts. Das das Fenster 12 enthaltende Plättchen 10 taucht in das Probefluid oder den Elektrolyten ein. Dies ist der besseren Übersichtlichkeit halber in der Fig. nicht dargestellt.

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der elektrische Strom durch, die Flüssigkeit hindurchtritt, ist die elektrische Dichte innerhalb und angrenzend an das Fenster unterschiedlich von der anderer Teile des Fluidkörpers, durch den der Strom hindurchtritt. Auch im Meßfenster seihst ändert sich die elektrische Stromdichte von Punkt zu Punkt. Die Stromdichte an den Ecken 14 und 16 ist wesentlich höher als an jeder anderen Stelle.

In Fig. 1 sind einige der Potentiallinien dargestellt. Die Potentiallinien treffen senkrecht auf die äußere Oberfläche des Plättchens 10. Innerhalb der Bohr-ung 12 verlaufen die Potentiallinien 18 quer zu dieser, während die Potentiallinien 20 an den Enden leicht ausgebogen sind. An der äußeren Oberfläche sind die Potentiallinien 22 stark gekrümmt. Das Fluidvolumen innerhalb und in der Nähe der physischen Grenzen des Fensters bildet ein Yolunien, das durch die Konzentration des Dichtegrades des elektrischen Stroms bewirkt wird, so daß sich ein Meßraum oder ein kritisches Volumen K ergibt. Wenn die Teilehen durch das kritische Volumen hindurchtreten, so verursachen sie eine Widerstandsänderung und erzeugen aeßbare Impulse. Die Stromdichte im Fenster 12 ist insgesamt größer als außerhalb des Fensters. Die Stromdichte ist an den Ecken 14 und 16, an denen der Strom sozusagen seine Bewegungsrichtung ändert und in das Fenster 12 eintritt, maximal und damit größer als in der Mitte des Fensters.

Es seien nun die Bewegungsbahnen dreier Teilchen A, B und G durch das Fenster von links nach rechts längs der gestrichelten Linien in Fig. 1 betrachtet. Das erste Teilchen A tritt etwa in der Mitte des Fensters mit dem Flüssigkeitsstrom von links nach rechts durch .den Einflußbereich der erhöhten Stromdichte hindurch. Seine maximale Auswirkung auf den Widerstand des Meßbereiches des Fensters liegt in der Nähe der Mitte desselben, wo die Potentiallinien 18 am nächsten und parallel zueinander liegen. Im Diagramm ist der sich ergebende elektrische Impuls A dargestellt, der beispielsweise mittels einer Meßeinrichtung erzeugt wurde, wie sie anhand der Fig. 2 bis 6 beschrie beiyfoird. Der Impuls A hat die Maximalamplitude a in seiner

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Mitte. Sie ist proportional der Größe des Teilchens A. Die Dauer ■ des Impulses A ist gleich der Zeit, innerhalb der es sich innerhalb des Fcnsterbereiehes, d. h. des Bereiches seines elektrischen Einflusses befand. Diese Zeit ist beträchtlich langer als die der^ Länge L des Fensters 12 entsprechende Zeit, da außerhalb der geometrischen Grenzen des Fensters konvex ausgebogene Potentiallinien verlaufen, wo die elektrische Stromdichte verhältnismäßig, groß ist. Folgen sämtliche Teilchen genau oder etwa der Bahn des Teilchens A durch die Mitte des Fensters 12, so haben sämtliche erzeugten Impulse das Aussehen des Impulses' A. Sie unterscheiden . sich lediglich je nach der Größe des Teilchens in ihrer Amplitude. Es sei darauf hingewiesen, daß die Abmessungen übertrieben dargestellt sind. Die Gesamtdauer des Impulses liegt üblicherweise in der Größenordnung von 20 bis 40 /us. . . -

Es treten jedoch nicht sämtliche Teilchen längs der Bahn _ des T_eilch^Qn? A durch das F_enster 12 hindurch. Einige verlaufen längs von der Achse des Flüssigkeitsstroms beträchlich verschobener Pfade. Sie werden in das Fenster gezogen, unmittelbar bevor der Strom in den Eintrittsquerschnitt des Fensters 12 eintritt, beispielsweise das Teilchen C oder, noch näher am Eintritt, das Teilchen B. Darüber hinaus können sich gleichzeitig mehrere Teilchen im Meßbereich befinden und gleichzeitig oder wenigstens unter Zeitüberlappung durch den Meßbereich hindurchtreten. Es sei angenommen, daß die Teilchen A und B, die längs unterschiedlicher Wege durch das Fenster hindurchtreten, gleiche Größen aufweisen. Dagegen soll das Teilchen C die doppelte Größe haben, so daß die Amplitude c des erzeugten Impulses doppelt so groß ist wie die Amplitude a, wenn die Teilchen A und B zu unterschLe.dlichen Zeiten längs des Weges A verlaufen. Wenn sich das Teilchen B durch den ._, Bereich des Fensters 12 bewegt, tritt es nahe an der Ecke 14 vor-.. bei, wo die Stromdichte einen maximalen Wert hat und der Widerstand des Fensters 12 scheinbar vergrößert ist. Daher hat die Amplitude "b des Impulses B an dessen Beginn eine Spitze 24.

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Wenn das Teilchen B in das Fenster 12 eintritt, "bewegt es sich in den Einflußbereich des elektrischen Stroms an der Potentiallinie 18, wo die Dichte praktisch gleichmäßig ist, so daß die entsprechende Amplitude des Impulses B an dessen Teil 26 gleich der Amplitude a ist. Venn das Teilchen B das Fenster 12 längs seiner Bahn verläßt,tritt es nahe an der Ecke 16 durch einen Bereich hoher Stromdichte, so daß eine Spitze 28 entsteht, die höher ist als der Teil 26 des Impulses.

-Das Teilchen C₃ das doppelt so groß ist wie das Teilchen A oder C und dessen Volumen damit der Summe der Volumina der Teilchen A und B entspricht, läuft längs der gezeigten Bahn durch das Fenster hindurch und erzeugt den Impuls C, dessen Spitzenamplitude c am Teil 30 nicht doppelt so groß ist wie die Amplitude b der Spitze 24 und mehr als doppelt so groß wie die Amplitude a. Die Spitze des Impulses G ist weder eine glatt gekrümmte Euppe wie beim Impuls A noch enthält sie zwei einzelne Spitzen wie der Impuls B noch haben die Impulse ein flaches Dach. Daher gibt es kein einzelnes Profil, das zur Unter schädling eines von einem einzigen Teilchen erzeugten Teilchenimpulses von einem Signalverlauf dienen könnte, der durch gleichzeitige Anwesenheit zweier oder mehrerer Teilchen im Bereich des Fensters entsteht. Dieser Schluß ist richtig, obwohl das Profil des Impulses A -bevorzugt wird, da von einem koinzidenten Zustand abgeleitete Signalverläufe das Profil des Impulses A wie auch des Impulses B oder C haben können, beispielsweise der Signalverlauf A + B oder die in Fig. 5 gezeigten Signalverläufe.

Treten, die Teilchen A und B gleichzeitig durch den Bereich des F-ensters hindurch, und zwar längs ihrer jeweiligen Bahnen, so erzeugen sie ein Signal oder einen Impuls A + B (Fig. 1). Dieser Impuls stellt superponiert die punktweise Summe der Impulse A und B dar. Die auffalende Ähnlichkeit zwischen den Impulsen C und A + B ist zwar ziemlich einmalig, läßt jedoch keinen Zweifel daran, daß die beiden Teilchen einen elektronischen Impuls erzeugen können und erzeugen, dessen Bild auch bei unterschiedlicher Größe dem Bild

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eines von nur einem Teilchen erzeugten Impulses gleicht. Ebenso können sich drei oder mehr Teilchen gleichzeitig im Bereich des Fqnsters aufhalten und nur ein Teilchen simulieren. Somit entstehen bei der Zählung und bei Größenverteilungsuntersuchungen mit dem Coulter-Zähler Verluste oder Erhöhungen einer Teilchenzählung, wenn ein Impuls A +■ B durch d ie zeitliche Koinzidenz von Teilchen im Fenster erzeugt wird. Liegen die Teilchenimpulse A und B beide oberhalb des minimalen Schwellenwertes für die Zählung der Impulse, ergibt sich ein primärer Koinzidenzzustand, d, h. ein Zählungsverlust. Liegen dagegen die Teilchenimpulse A und B beide unterhalb des minimalen Schwellenwertes und ihr* Koinzidenz impuls A + B oberhalb dieses Schwellenwertes, so ergibt sich eine Sekundärkoinzidenz, bei der das Zählergebnis erhöht wird.

koinzidente Zählungszustand tritt auch dann ein, wenn die Teilchen A und B nicht gleichzeitig durch das Fenster hindurchtreten. Sind zwei Teilchen zeitlich etwas gegeneinander verschoben, so ergibt sich ein Impuls mit einer Doppelspitze ähnlich dem Impuls B.' Wenn nicht das Tal 26 zwischen den beiden Spitzen 24 und 28 eines dem Impuls B ähnlichen Profils tief genug ist, daß es einen niedrigen Schwellenwert schneidet oder die Neigungen auf andere Weise unterscheidbar sind, so kann bei der Impulsanalyse nicht zwischen einem von einem oder mehreren Teilchen erzeugten Impuls B unterschieden werden, so daß nur eine Teilchenzählung erfolgt und damit eine Koinzidenzzählung vorliegt.

Bisher konnte die Bedienungsperson eines Coulter-Zählers die Rohzählung durch Analyse einer Teilchensuspension und durch Bezugnahme auf eine Koinzidenz-Korrekturtabelle erhalten, in der

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für eine Auswahl von Bedingungen die korrigierten Zählungen eingetragen sind.

Bei der Verwendung solcher Tabellen kann man zwar oft genaue Ergebnisse erhalten, dieses Verfahren ist.jedoch zeitraubend und verhindert die vollständig automatische Aufzeichnung und Verarbeitung der korrigierten Zählergebnisse. Natürlich bleibt auch die sich ansammelnde Zählung während der Analyse unkorrigiert. Bei Öffnungen oder Fenstern unterschMlicher Größe und bei unterschiedlichen Zählverfahren, beispielsweise bei unterschiedlicher Stellung des Zähl-Schwellenpegels in Bezug auf die Teilchengrößenverteilung müssen unterschiedliche Tabellen verwendet werden.

K ist das kritische Volumen (Einheitsvolumen des durch das Fenster während einer Teilchenzählung geführten Fluids, ζ. Β 1 ml), das durch das Meßfenster eines Coulter-Teilchenanalysators begrenzt wird. Das kritische Volumen ist jedoch kein fester Wert für beliebige Fenster und ist bei unterschiedlichen. Eingangsbedingungen sicherlich nicht gleich. Eine der Variablen, die in die Bestimmung des kritischen Volumens eingeht, ist das elektrische Feld in unmittelbarer Nähe außerhalb des Meßfensters, die in den "Meßbereich" des Teilchendetektors einbezogen werden muß.

Eine relativ einfache Formel für die Koinzidenzkorrektur ist

(I) N^f = kn²
worin N¹ gleich die Gesamtzahl der Koinzidenzen

k eine Konstante für die' physikalischen Parameter 'der Meßoder Tastelemente des Analysators und

η die erfaßte Anzahl von Teilchen ist.

Dementsprechend ist die wahre oder korrigierte Zählung N gleich N* + n. Aufgrund der Gleichung (i) werden im folgenden die Gleichungen 1 bis 33 entwickelt.

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- W-■ 23U578

Eine andere Grundgleiehung für die KOinzidenz-Zählkorrektur ist ₂

(II) η = N - kf

Aus Gleichung (il) werden im folgenden die Gleichungen A bis U entwickelt. ......

In einfachster Weise kann der durchdie Koinzidenz verursachte Zählfehler durch Addition eines Bruchteils der unkorrigierten oder Rohzählung η korrigiert werden. Dieser Bruchteil kann als "Korrekturfaktor" Fp bezeichnet werden. Hierfür gilt (D , F_c = kn

worin k eine sehr kleine "Abtastkonstante" ist. Für die Berechnung der wahren Zählung N" gilt

(2) N = (1 + F_c)n ·

Experimentell wurde nachgewiesen, daß die Abtastkonstante k dem Verhältnis des kritischen Volumens K zum Probenvolumen S sehr nahekommt. Damit gilt

(3) ■ k-f·

Unter der Annahme, daß k feststellbar ist, ergibt sich aus den Gleichungen (1) und (2).:

(4) N = (1 + kn)n oder ·

(5) N = η + kn² .

Infolge der extrem kleinen Abmessungen der meisten Meßfenster ist k nur schwer zuverlässig und reproduzierbar für -.-Verschiedene Eingangsparameter zu isolieren, , ₍

Eine brauchbarere Gleichung als Basis für die Koinzidenz^ korrektur kann aus der Poisson'sehen Verteilung der Impulserzeugung abgeleitet werden. Die Gleichung wird als Reihe mit einigen Unbekannten, jedoch mit bekanntem mathematischem Aufbau geschrieben-. Venn keine bedeutenden ZählVerluste in den elektronischen Instrumenten des Geräts auftreten&nd η die registrierte Zählung ist, die

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sich aus Ή durch die Meßzone des Volumens K hindurchtretenden Teilchenergibt, so gilt: _? „

(A) η = N - - (N² - üt^2<) + — (N^ - v-h - — fTC⁴ - ^) 4-

x, y und ζ sind unbekannte lineare Kombinationen der Zahlen der Teilchen in unterschiedlichen Größenbereichen, die zu falschen Sekundärkoinzidenzzählungen führen.

Die Reihe A konvergiert schnell, wenn das Produkt KN wesentlich kleiner als 1 ist, was bei Teilchenzählinstrumenten sehr oft realisierbar ist. Bs ist dann eine sehr gute Zählkorrektur

Ίζ p p

möglich, wenn man nur den ersten Korrekturterm -x (N - χ ) berücksichtigt und_oalle folgenden Teime vernachlässigt. Ist

K 3 ""5

der zweite Term g— (N - j^J) wegen der geforderten Genauigkeit nicht vernachlässigbar, so muß er unter Vernachlässigung der folgenden Terme berücksichtigt werden. Im Prinzip kann jede beliebige gewünschte Anzahl von Termen berücksichtigt werden, wenn die notwendigen Informationen durch Änderung der Verfahrens- und/oder Instrumentenparameter beschafft werden. Wenn die Sekundärkoinzidenz vernachlässigbar ist, was in der Praxis oft der Fall ist, so kann χ = y = ζ = 0 gesetzt werden. Gleichung (A) reduziert sich dann auf

Ist K ebenfalls feststellbar, so ergibt sich durch Umkehr der Gleichung (B):

(C) N d lln (1 - Kn) ,
worin In der natürliche Logarithmus ist.

Wenn das kritische Volumen K oder die Abtastkonstante k feststellbar sind, so kann unter Beachtung der Gleichungen (1) bis (4), (B) und (C) das Problem des Koinzidenzverlustes oder der Koinzidenzerhöhung leichter und genauer als bisher gelöst werden. Dies ist das Ziel des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß den Fig. 2 bis 6, wo K und k als Unbekannte und der erste Korrekturterm der Gleichung (A) eliminiert werden.

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Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der eine gemeinsame Teilchenprobenquelle 32 in zwei Fensteranordnungen 34 und 36 einspeist, deren Ausgangsimpulse Verstärkern 38 "bzw. 40, Schwellenwert schaltungen 42 bzw. 44 und Speichern 46 bzw. 48 zugeführt werden. Die Einzelheiten der Fensteranordnungen sind beispielsweise in den US-PSen 3 444 463, 3 444 464 und 3 549 994 beschrieben. Bs sei hier·angenommen, daß die Fensterblöcke nicht nur das Fensterplättchen 10 und das Fenster 12 selbst enthalten, sondern auch die Fensterröhren, Becher, Probenantriebs- und Meßanordnungen, Elektroden usw., wie sie in den genannten Patenten beschrieben sind. .-

Ist der Teilchenanalysator nicht vom Coultertyp, so enthalten die Blöcke 34 und 36 geeignete MeßZonenanordnungen. Der Begriff "Öffnung" oder "Fenster" ist daher nicht einschränkend zu verstehen.

■ Die Meßzonen oder Fenster in den Blöcken 34 und 36 der Fig. 2 haben unterschiedliche Volumina. Das Fenster des Blockes 36 hat das doppelte kritische Volumen des Fenster des Blockes 34· Er.setzt man in Gleichung 4:

(6) N = (1 + k_tn)n und .

(7) N = (1 + ^n₁)Ii₁

worin die unkorrigierte oder Rohzählung N-rv von den Fensterblöcken 34 und 36 η bzw. n. und ihre Abtastkonstanten k, bzw. k_o sind. Da die Fenstervolumina zu 1 : 2 gewählt wurden, ist 2k.. = kp· Durch Einsetzen in die Gleichungen (6) und (7) ergibt sich:

(8) N = (1 + k_tn)n und

(9) . ■ H" = (1 + 2^η_±)η_± .

Durch Lösung dieser Gleichungen für k. ergibt sich:

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Wr₁ N - η. (10) k =■ und k, = *^

Xx 1 r\ £L>

Durch Auflösung nach N" kann das wahre Zählergebnis durch die beiden Rohzählungen η und n. ausgedrückt werden:

2 2
2nn. - n.n 2n. - η

(12) N = h h— = nn, ^x

ρ ρ — ^lu-^lA 0 0'

2.Xi/- - rf ^x 2η/- - rf

Das Fenster des Blockes 36 hat das 1/R-fache kritische Volumen des !Fensters des Blockes 34. Durch Einsetzen in Gleichung (A) und bei Anwendung nur eines Korrekturterms ergibt sich:

(D) ^n = N - § (N² -" x²) ' und

n_R = N - |g (N² - x²)

worin die unkorrigierten ode" Rohzählungen von den Fensterblöcken 34 bzw. 36 gleich η bzw. ru und ihre Abtastkonstanten k bzw. k/R sind. Die Korrekturterme fallen heraus durch Multiplikation der G-leichung (E) mit R, Subtraktion der Gleichung (D) und Lösung nach N, das als F_p bezeichnet ist. Als Ergebnis folgt:

^Ά - η

Die Gleichungen (12) und (F) enthalten weder Eichkonstanten noch sind sie von der Kenntnis des kritischen Volumens selbst abhängig. Sie erfüllen daher die Grundforderungen und Prinzipien-der Erfindung. Darüber hinaus können derartige mathematische Funktionen in Rechnereinheiten eingebaut werden, beispielsweise einen Rechner (Fig. 2), dem die Rohzählungen (n und n. der Gleichung (12) und η und n-n der Gleichung (F)) an seinen Eingängen 52 und 54 von den Speichern 46 und 48 zugeführt werden. Am Ausgang 56 des Rechners 50 ergibt sich eine hinsichtlich der Koinzidenz korrigierte Zählung, die einer oder mehreren bekannten Ausgabeeinrichtungen, beispielsweise einer Ausgabeeinrichtung 58 zugeführt wird, die das korrigierte Ergebnis ausgibt.

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■ti -*€-

Das "Verhältnis der kritischen Volumina "bestimmt den numerischen Multiplikator in den Gleichungen (12) und (P). Betrug beispielsweise das Verhältnis 2:1, so ist R=2 und Gleichung (F) löst sich in:

(G) N₂ = 2n_n - η .

Bei einer Abwandlung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels wird .fast die gleiche Anordnung verwendet, mit der Ausnahme daß die Fenster in den Fensteranordnungen 34 und 36 das gleiche kritische Volumen haben und zusätzlich: eine Eingangsleitung vom Ausgang eines Verstärkers 38 zum Eingang der anderen Schwellenwertschaltung 44 vorgesehen ist. Am Ausgang 54 des Speichers 48 wird damit die Summe n. der durch beide Fenster 34 und 36 hindurchgeführten Teilchenimpulse abgegeben. Unter Anwendung der Gleichung (12) kann für diese Anordnung die Größe N abgeleitet oder berechnet werden.

Für die beiden anhand Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt die Annahme, daß Fenster mit bekannten Beziehungen hinsichtlich ihrer kritischen Volumina erhältlich sind. Dagegen ist es weitere Grundvoraussetzung des Problems, daß das tatsächliche VoIumen und damit das kritische Volumen eines Fensters nicht feststellbar ist. Die genannte Annahme wird durch die genannte Voraussetzung nicht unmöglich oder auch nur unpraktisch, da die tatsächlichen Volumina nicht festgestellt zu werden brauchen, um empirisch zwei Fenster mit einem bekannten Verhältnis ihrer unbekannten Volumina zu bauen. Immerhin entstehen bei Verwendung zweier Fenster und zweier paralleler Kanäle von Bauteilen Kosten, erhöhter Platzbedarf, erhöhte Wartung und andere Nachteile, die nur dann verringert oder beseitigt werden können, wenn nur ein Fenster benötigt wird. Dies ist bei den in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen der Fall.

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- Yf-

In Fig. 3 sind die Fensteranordnungen 34, der Verstärker 38, die Schwellenwertschaltung 42, der Speicher 46 und die Ausgabeeinrichtung 58 die gleichen wie in Fig. 2. Bin Rechner 62 kann den gleichen Grundaufbau haben wie der Rechner 50. Er ist jedoch nach einer unterschiedlichen mathematischen Funktion programmiert und empfängt gleichzeitig nur eine Rohzählung. Die Proben-Eingabeanordnung liefert zwei unterschiedliche Verdünnungen der gleichen Probe mit bekanntem Verdünnungsverhältnis. Die beiden Verdünnungen (Proben) sind durch die Behälter 32 und 64 nur schema- *- tisch angedeutet. Die Proben werden in einer Weise hergestellt, durch die ihr relatives Verdünnungsverhältnis bestimmt werden kann. Beispielsweise kann die Probe analysiert und zum Behälter zurückgeführt werden, wo sie zu der im Behälter 64 befindlichen Probe verdünnt wird. Für das nächstfolgende Beispiel sei eingenommen, daß das Verdünnungsverhältnis 1 : 2 beträgt, wobei die Probe des Behälters 64, die die Rohzählung n. ergibt, um den Faktor 2 aus der im Behälter 32 enthaltenen Probe verdünnt ist, die die Rohzählung η ergibt. Mittels einer geeigneten Fluidsteuereinrichtung 66 wird bestimmt, welche Probe jeweils der Fensteranordnung 34 zugeführt wird, und daß jeweils gleiche Probenmengen zugeführt werden.

Da für beide Verdünnungen oder Proben das gleiche Fenster verwendet wird, ist die Abtastkonstante k in den Gleichungen (13) bis (18) stets gleich. Da die wahre Zählung N für die Probe 64 durch die Verdünnung der Probe 64 halbiert wird, wird in Gleichung (14) der Term N/2 verwendet. Bssei J = n/n^. Mit

(13) N = (1 + kn)n und

(14) N/2 = (1 +

ergibt sich durch Substitution

(15) N = Jn₁ + kJ²n_± ² und

(16) J²N/2 = J²n_± + J²kn_± ² . * ■ "

Nach Subtraktion von Gleichung (16) von Gleichung (15) und Auflösung nach N ist:

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(17) Κ='2Jn ^J "

¹ J² -2

Fach Substitution von J durch n/n. ist

η - η.

(18) N = 2nn. i

¹ η - 2n_±^

Dies ist die in den Rechner 62 eingebaute mathematische Funktion

Die Arbeitsweise der Vorrichtung der Fig. 3 und das damit durchgeführte Verfahren dürften aufgrund der vorstehenden Ausführungen klar sein. Der Multiplikator in Gleichung (18) wird durch das Verdünnungsverhältnis bestimmt, so daß die Zahl "2" in beiden Fällen zu "5" wird, wenn es sich bei der Probe.64 um eine Verdünnung von 1 j 5 handelt.

Für die folgende Beschreibung sei angenommen, daß die Probe .64 gegenüber der Probe 32 um den Faktor r verdünnt ist, durch Verdünnung von ν ml der Probe 32 mit ν ml eines teilchenfreien Verdünnungsmittels. Damit ist

(H) ' r. = 1 + -Ä2L· .

Die Fluidsteuereinrichtung 66 bestimmt, Vielehe Probe jeweils dem Fenster zugeführt wird und gewährleistet, daß je ml der Probe 32, die die Rohzählung η ergibt, b ml der verdünnten Probe durchgel-eitet werden, so daß sich die Rohzählung η ergibt. Nach Gleichung (A) gilt:

Z
2

(I) η = N - § (N² - χ²) und

(t\ ~ IaN- bK IT² - x²

Löst man die Gleichungen (I) und (J) gleichzeitig nach N, das als N bezeichnet wird, so ergibt sich für die korrigierte Zählung:

3098^1/0850

τ— · η - η
^Nr= ·

Dies ist die in den Rechner 62 eingebaute mathematische Punktion. Ist beispielsweise r gleich 2 (Verdünnung 1:1) und b gleich 4 (Durchleitung von 1 ml der Probe 32 und von 4 ml der verdünnten Probe), so wird Gleichung (Z) zu

(L) N_r = n_r - η .

In diesem Pail ist die Berechnung sehr eirf ach. Zunächst wird die Rohzählung von vier ml der Probe 64 gespeichert und darauf die Rohzählung von 1 ml der Probe 32 subtrahiert. Dies kann auf einfache Weise mit einem Auf/Ab-Zähler geschehen, dessen Zählweise dadurch bestimmt wird, welche der Proben über die Pluidsteuereinrichtung. 66 zugeführt wird. Eine Verbindung 67 zwischen derPluidsteuereinrichting 66 und dem Rechner 62, der aus einem Auf/Ab-Zähler bestehen kann, symbolisiert diese Betriebssteuerung. Das Ausführungsbeispiel der Pig. 3 hat sich hinsichtlich der instrument eilen Totzeit-Zählverlusto dem der Fig. 2 als überlegen erwiesen. Bs ist bekannt, daß Zählinstrumente eine bestimmte Erholungszeit nach Verarbeitung einer Zählung und vor der nächsten Zählung benötigen. Pällt eine solche nächste Teilchenzählung in die Erholungszeit, so geht sie verloren und es ergeben sich Totzeit-Zählverluste. Durch Untersuchungen wurde festgestellt, daß solche Totzeit-Zählverluste keine nachteiligen Einflüsse haben, d. h. sie werden'rechnerisch durch das Verdünnungsverfahren und die Verdünnungsvorrichtung der Pig. eliminiert, sie beeinflussen jedoch die Genauigkeit des Ausführungsbeispiels der Fig. 2. Das Ausführungsbeispiel der'Pig. 3 hat jedoch gewisse praktische Kachteile hinsichtlich Zeit und Ausrüstung, die zur Herstellung zweier genauer Verdünnungen, zur Durchleitung bestimmter Probenmengen und zur sequentiellen Verarbeitung der beiden Verdünnungen notwendig sind.

309841/0860

Das kritische Volumen K kann durch Anwendung·der Gleichung (C) und des Verdünnungsverfahrens und der Vorrichtung der Fig. 3 hergeleitet werden, wobei die Rohzählung η sich aus der Probe 32 und die Rohzählung n_r aus der Probe 64 ergibt, die um den Faktor r verdünnt wurde. Die allgemeine Lösung der Gleichung (C) führt zu folgender Reihe, die bei F -= 1 konvergiert.

(M) K - ξ [1 ₊ (r-2)P H- ₊ J.

2 rn - η
worin F. = ·= . -

Wenn r = 2, vereinfacht sich Gleichung (M) zu

2n_o - η ' -

(N) K = —S

Der Wert von K ergibt sich in ml, wenn η und η , Zählungen^:von 1 ml der Probe sind.

Der obigen Bestimmung des kritischen Volumens E liegt die Annahme zugrunde, daß die Zählungserhöhungen infolge der Sekundärkoinzidenz und die Geräte—Ö?otzeit-Zählverluste vernachlässigbar sind.

Reicht die Elimination des ersten Korrekturterms in Gleichung (A) für die gewünschte Genauigkeit nicht aus, so kann der zweite Korrekturterm eliminiert werden, indem eine zusätzliche: Zählung unter Verwendung eines dritten Fensters oder einer dritten Verdünnung durchgeführt wird.

, ■ Fach dem Verdünnungsverfiahren d er Fig. 5 werden die Seilchenzählungen an der Originalstispensiom, an elneT Verdünnung um d en Faktor r und an einer Verdünnung um den Faktor s vorgenommen,, wobei.

1 * r ^ s. Die Zahlungen seien ii_r *K, bzw-, η _r Iiösrt man die drei

r S-

gleichzieitigen Gleichungen ä&& ¹E^pB {t)_f so> ergibt sicih folgendes korrigiertes Zählergebhisi .

- Vf-

In J¹Ig. 3 sei angenommen, daß. die Probe 64 die um den Paktor r verdünnte Qriginalsuspension und die Probe '64' um den Faktor s verdünnt ist.

Nach dem Fenster-Wechselverfahren der Fig. 2 werden die Rohzählungen mit drei unterschiedlichen Fenstern mit den Fenstervolumina K, K/R bzw. K/S vorgenommen. Die Zählergebnisse sind n, n™ bzw. n_s· Löst man die entsprechenden Gleichungen (1), so ergibt sich folgendes korrigiertes Zählergebnis ET·™:

^l S-1 ~ R-1 ⁺ (S-I) CR-1 Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 haben die Fenster 34 und die kritischen Volumina K bzw. K/R und ein Fenster 36' in der Verbindung 36'-54' das Volumen K/S. Die Verbindung %'-54' enthält ferner einen Verstärker 4O¹, eine Schwellenwertschaltung 44' und einen Speicher 48' (die nicht dargestellt sind), wobei-diese Bauteile miteinander in Reihe geschaltet sind und der Ausgang 54' dem Rechner 50 die Zählung n_g zuführt.

Die Erfindung kann auch auf die mehrkanalige Analyse angewendet werden, bei der jedes Fenster mehrere parallel zueinander geschaltete Schwellenwertschaltungen aufweist und jede Schwellenwertschaltung ihrem eigenen Speicher Teilchenimpulse zufuhrt, wodurch sich mehrere Kanäle ergeben. Beispielsweise seien nur zwei Kanäle betrachtet, die je eine unterschiedliche Schwellenwerteinst ellung haben. Bei Anwendung der Gleichung (11) können die Gleichungen für die beiden Kanäle aufgeschrieben urd dann subtrahiert werden, so daß sich ein Ausdruck für die Teilchenzahl. N in einem

gegebenen Größenbereich ergibt:
τ An -Δη

_{N B}

_JL . .

Bei der mehrkanaligen Analyse erfolgt also die Koinzidenzkorrektur für jeden Kanal durch Substitution von Δ 3?_r für N₃,.

309841/0850

Das Ausführungsbeispiel der 5¹Xg. 3 stellt zwar eine Verbesserung der Ausführungsbeispiele der Fig. 2 dar, besitzt jedoch gewisse Nachteile. Eine weitere Verbesserung könnte erreicht werden, wenn die Zeit und der G-eräteaufbau zur Herstellung zweier genauer Verdünnungen und zur Durchleitung gleicher Probenmengen und die Zeit für die sequentielle Verarbeitung der beiden Verdünnungen eliminiert werden könnten. Dies wird durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 erreicht, wo die einzelnen Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen'sind vie in Fig. 2.

Das Verfahren des Ausführungsbeispiels der Fig. 4 arbeitet unter der Voraussetzung, daß eine einzige, durch nur ein Fenster 34 hindurchtretende Probe 32 die Rohzählergebnisse η und n.liefern kann. Hierzu wird eine Rohzählung, nämlich die Rohzählung n. künstlich aus dem gleichen Teilchenimpulszug erzeugt, der auch die. Zählung bzw. das Zählergebnis η erzeugt. Bei Verwendung der gleichen Teilchenimpulse für η und n. ergeben sich weniger zufällige Änderungen als wenn zwei Fenster oder zwei Proben verwendet werden. Wirkungsmäßig stellen die Zählungen η und n. zwei bekannte Verdünnungen dar, wobei-die stärkere Verdünnung aus der schwächeren Verdünnung durch eine elektronische Verzögerungsschaltung 68 und eine Additionssehaltung-7Ö synthetisiert wird, die zwischen die Fensteranordnung 34 und einen Speicher 43 der beiden an die parallelen Kanäle angeschlossenen Speicher geschaltet sind.

Wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, wird ein Impulszug η aus Teilchenimpulsen D bis K von der Coulter-Fensteranordnung 34 über den Verstärker 36 einem Knotenpunkt 72 zugeführt, von wo der gesamte Teilchenimpulszug über drei getrennte Wege der Schwellenwertschaltung 42, der Verzögerungseinriciitung 68 und direkt über eine Eingangsleitung 74 der Addierschaltung 70 zugeführt wird. Der verzögerte Impulszug n^ der Impulse D¹ bis K' wird von der Verzögerungsschaltung über eine Leitung 76 dem Addierer zugeführt.

309841/0 8 50

Die Verzögerungszeit ist in Fig. 5 bezüglich der Zeit zwischen den Impulsen F und F' dargestellt. Die "Verzögeiungsdauer kann willkürlich auf einen praktisch beliebigen Wert festgelegt werden, der größer ist als der, der selbst einen Koinzidenzfehler zwischen einem Impuls und seinem eigenen verzögerten Partner erzeugen würde.

Die Impulse des Impulszuges η sollen hier der Einfachheit halber den niedrigen Schwellenpegel 42 überschreiten und von den interessierenden Teilchen stammen, so daß sie dem Speicher 46 zugeführt werden. Der eine Doppelspitze aufweisende Impuls K soll den nicht ganz gleichzeitigen Durchtritt zweier Teilchen und der hohe Impuls I den gleichzeitigen Durchtritt zweier kleiner Teilchen durch das Fenster 34 darstellen. Wie am Impulszug n. gezeigt ist, ergeben sich bei Addition von η und n. einzelne und unveränderte Impulse D, B¹, F, F', G-, H¹, I, I', J und K sowie die "kombinierten" iapulse D¹ + B, G¹ + H und J¹ + K, die je als einziger Teilchenimpuls gespeichert werden können, wenn die Rückenflanke den Schwellenwert 44 schneidet. Damit können die Impulse D' und B getrennt gezählt werden. Dagegen führen die Impulse G-¹ + H und J' + K zu Koinzidenzverlusten, wobei der Impuls J¹ + K wahrscheinlich einen synthetischen Dreierimpuls darstellt, so daß zwei Zählungen verloren gehen. Die Tatsache, daß der zufällige oder willkürliche Abstand zwischen den Impulsen G- und H gleich der Verzögerungszeit ist, führt dazu, daß die Summe der Impulse G¹ und H zu einem gleichzeitigen Koinzidenzimpuls G-¹ + H führt, ähnlich wie beim Impuls A + B in Fig. 1. Auf diese Weise registrieren die Speicher 46 und 48 η = 7 und n. = 13 und speisen diese Werte in den Rechner 78 ein.

Der Rechner 78 kann mit dem Rechner 50 identisch sein. Seinem Eingang werden über die Leitung 52 das Zählergebnis η und über die Leitung 54 das Zählergebnis n. zugeführt. Der Berechnungsfaktor oder die Funktion, die in den Rechner 78 programmiert ist, wird

309841/0850

folgendermaßen hergeleitet, wobei 2N die synthetisierte doppelte Konzentrationszählung n. darstellt, wenn die Koinzidenz sich selbst korrigiert hat, und wobei J = rx./n.

(19) N = (1 ■ + kn)n= η + kn² und -(20) 2N= (1 + Im₁Jn₁ = n_± + kn_± ². Durch Multiplikation von Gleichung (19) mit J und von Gleichung

OO

(20) mit n/n und η /η fällt K heraus, so daß

(21) J²N = J²n + J²n²k und ·

(22) · 2N = Jn + J²n²k .

Durch Subtraktion der Gleichung (22) von Gleichung (21) und Division durch J ergibt sich

(23) · Jn - -r~ = Jn - η , so daß

(₂₄) · _{N =} J^-n ₌ j_n J=J. .

τ 2 · J^-2
^J -J

Mit n./n = J ist

Ji a (25) - Ji ._ . ⁿ ⁿ _„„ ⁿi-ⁿ

η · —ö κ = nn.

■ ⁿ a! p£ s.²-^ ■■ .

- : · n² n² ^X '

Obwohl die Impulszüge η und n. nicht genug Impulse für eine sinnvolle Analyse und Ableitung ihrer korrigierten Zählung F enthalten, soll die Gleichung (25) für das Zeitintervall zwischen t_Q und t.. mit den Werten η = 7 und n. =13 angewendet werden:

1^ ⁼

169^98

^{= 91} "TT = ⁷'⁸⁵

Angenommen, daß der Impuls I durch nur ein Teilchen und der Impuls K durch Koinzidenz zweier Teilchen erzeugt wurde und die tatsächliche Anzahl der verarbeiteten Teilchen gleich 8 ist, so unterscheidet sich die Größe N nur um 2 $> von der wahren Zählung, d. h. es ergibt sieh bei einer Rechnung auf der Basis von nur 7 Ereignissen ein sehr gut angenähertes Ergebnis. Im normalen Betrieb eines Coulter-Zählerε können mehrere Tausend Teilchen je Sekunde verarbeitet werden. Die Zählergebnisse η und n. sind daher sehr groß,

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-.2T-

23U578

auch wenn die Zeitdauer zwischen t und t., sehr kurz ist.

Zusätzlich zu oder statt des Anschlusses des Rechners 78 an die Einrichtung 58 zur Ausgabe des korrigierten Ergebnisses über einen Schalter 80 kann der Rechner nach einer zweiten Funktion programmiert werden:

2n - n..
(26) K=S-

n²

aus der das kritische Volumen hergeleitet werden kann. Dieses Ausgangssignal kann über den Schalter 80 in eine Ablese- oder Ausgabeeinrichtung 82 zur Ausgabe des kritischen Volumens eingespeist werden. Wie schematisch dargestellt, kann die Stellung des Schalters 80 bestimmen, ob der Rechner jeweils nach der Gleichung (25) oder (26) arbeitet. Selbstverständlich können beide Funktionen zur gleichzeitigen Ausgabe von N und K programmiert sein."

Da die Anordnung der Fig. 4 zur Bestimmung des kritischen Volumens verwendet werdenkann, können die oben diskutierten Probleme bezüglich der Größe E reduziert und die Erzeugungs- und Verwendungsst-euerungen über das Fenster selbst verbessert werden.

Im folgenden wird die Gleichung (26) hergeleitet. Die im folgenden aufgeführte Gleichung (27) ist als Gleichung (1) angegeben in Grant, Britton und Kurtz: "Measurement of Red Cell Volume with the Electronic Cell Counter", American Journal of Clinical Pathology, Februar 1960, Vol. 33, No. 2, S. 138 bis 143-

(27) N = -1/d In (1 - dn),

worin d gleich K/S und S das Gesamtvolumen der analysierten Probe ist. Dann ist

(28) 2N = -1/d In (.1 - dn_±) .

Durch Erweiterung beider Seiten der Gleichungen (27) und (28) durch -d und Einsetzen von e als Basis, kann der logarithmische Ausdruck eliminiert werden zu

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- 3€T

. . ' .; H 23Η573-

(29) e~^dN = 1 - dn ' und . , ,

(30) e-^2dN = 1 - dn_± .

Dividiert man Gleichung (29) durch Gleichung (30) und vereinfacht, so ist

1- - dn-1 - dn_±

Der Kehrwert der Gleichung (29) ist

- Γ - dn '
Durch Einsetzen in Gleichung (31) ergibt sich

(32) —^ - ¹ - ^dn

^KDC} 1 - dn 1 - dn_±

Durch Multiplikation mit dem größten Vielfachen, Erweitern, Dividieren durch d und Auflösung nach d ergibt sich

2n - n.

(33) d = ^-^ ■

Da laut Definition d gleich K/S ergibt sich Gleichung (2.6).

Bisher wurde bei den Ausführungsbeispielen das CoulterWider standsmeßfensi;er als Meßzone verwendet, durch die die Teil- . chen strömen. Es sei -jedoch darauf hingewiesen, daß die Meßzone nicht auf Coulter-Meßfenster beschränkt und der Ausdruck "Fenster" andere Ausführungsformen von Tastern umfaßt, einschließlich optischer Taster.

Bei der optischen Zählung wird die Teilchensuspension als Strahl durch eine bekanntes Volumen K geführt, das durch ein optisches System belichtet wird. Der optische Sensor oder Fotodetektor "sieht" das belichtete Volumen und erzeugt einen Signalimpuls, wenn das durch das Volumen hindurchtretende Teilchen das Licht streut. Zur. Erzeugung der unterschiedlichen Rohzählungeh η, η , n_o

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- 2314573

oder m, m . m„ usw. zur Berechnung der hinsichtlich der Koinzidenz r s

korrigierten Zählung N entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung kann eine große Anzahl technischer Einrichtungen verwendet werden.

Wie bei den Ausführungsbeispielen der Pig. 2 bis 4 können gleichzeitig wie sequentiell optische Zählanordnungen und -verfahren vorgesehen sein. Eine sequentielle Zählung kann mit einem einzigen optischen Sensor, einem einzigen Meßvolumen Z und einem einzigen Düsenstrahl durchgeführt werden, wobei sequentiell unterschiedliche Verdünnungen der Teilchensuspension die unterschiedlichen Rohzählungen wie in Fig. 3 liefern.

Wie anhand der Pig. 6 bis 8 erläutert wird, kann' eine sequentielle Zählanordnung vorgesehen werden, indem sequentiell das Meßvolumen eines einzigen optischen Sensors durch wirksame Änderung der Größe des optisch projezierten Lichtstrahls (seiner Schlitzbreite) in den Düsenstrahl geändert wird.

Eine gleichzeitige Zählung auf optischem Wege kann durch Verwendung mehrerer Sensoren unterschiedlicher Volumina und Anwendung der Anordnung der Pig. 2 erfolgen.

Bei der Anordnung der Pig. 6 empfängt eine optische Meßzone 34' einen Teilchenstrahl aus der Probenquelle 32 und einen Lichtstrahl aus einer Lichtquelle 84 entsprechend bekannten. Ausführungsformen. Die Meßzone 34' enthält eine Einrichtung 31 zur Änderung ihres Meßvolumens E in vorherbestimmter Weise, wodurch zwei oder mehrere unterschiedliche Meßvolumina sequentiell ausgebildet werden können. Die Dauer, während der jedes Meßvolumen wirksam ist, wird vorzugsweise automatisch gesteuert. Die Änderung der Volumina verläuft zyklisch, wie anhand der Ausführungsbeispiele der Pig. 7 und 8 erläutert werden soll.

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30 231457a

Infolge der sequentiellen Änderung der Meßvolumina, wobei Probenkonzentration und Lichstrahl sonst konstant bleiben, empfängt ein Fotodetektor 86 sequentiell Impulszüge, die je die Teilchen darstellen,- die während der Gegenwart'ihres jeweiligen Meßvolumens erfaßt werden. Über einen Verstärker 88 und eine Schwellenwertschaltung 90 empfängt 'ein Rechner 92 sequentiell Impulsgruppen, die je eine Impulszahl enthalten, die proportional ist den Teilchen, die während der sequentiell erzeugten untersdhiedlichen Meßvolumina " erfaßt werden.

Eine Steuereinrichtung 94 mißt und bestimmt je nach der Art der

Änderungseinrichtung für das Meßvolumen, welches Meßvolumen vorhanden ist und die Zeit der Änderung und die zyklischen Parameter. Die Messung der Änderung von einem Meßvolumen zum änderen wird durch die Steuereinrichtung dem Rechner zugeführt, um dessen Operation in einer Art zu steuern, die von seiner Programmf-ankti-on abhängig ist. Das Ausgangs signal des Rechners ist das hinsichtlich der Koinzidenz " korrigierte Ergebnis, das durch die Einrichtung 96 (Fig. 6) ausgegebenwird. Für eine sequentielle Zählung der Teilchen unter. Verwendung zweier unterschiedlicher Meßvolumina Rv.und v, wobei ν das kleinere Volumen ist, und bei einem Steuerzylclus von T Sekunden, der mit der Belichtung des Meßvolumens ν für eine Zeit RT/R+1 beginnt, worauf die Belichtung des Meß-volumems Rv für eine Zeit T/R+1 erfolgt, kann das korrigierte Zählergefenis leicht gewonnen werden, wenn der Rechner 92 aus einem Auf/Afc-Zähler besteht und die Steuereinrichtung den Zähler 92 während der Zeit des Volumens ν in Additionsbetrieb und darauf während der Zeit des Volumens Rv in den Subtraktions'betrieb schaltet.

3Ö98A1/0850

Mit P = Fluidvolumen-Durchsatz durch das Meßvolumen (Einheitsvolumen je Sekunde)

T = Zykluszeit (Sekunden)

C = Anzahl der Zyklen in der Zählperiode η = registrierte Zählung nach C Zyklen

Nu = berechnete Anzahl von Teilchen im Einheitsvolumen des Fluids

R = kritisches Volumenverhältnis

= Zählung je Einheitsvolumen der Suspension während ν

η = Zählung je Einheitsvolumen der Suspension während Rv ergibt sich&urch Substitution in Gleichung (P):

- η

^Ferner: FCT (Rn_R - η )

U _ __—. wad damit

xt + ι

(S) N_R = η -*-±_L·

(R-1)FCT

Eine statistische Fehlerberechnung zeigt, daß je größer R, umso näher N₁₃ an der wahren Teilchenzahl liegt. R = 3 stellt einen

JX

guten Faktor dar.

Wie leicht die Erfindung in der Praxis durchgeführt werdenkann, soll anhand der Meßvolumen-Änderungseinrichtung 31 der Fig. 7 und 8 und der entsprechenden, folgenden Tabellen A und B erläutert werden.

Gemäß der schematischen Darstellung der Fig. 7 liegt ein Halter 98 im Weg eines Lichtstrahls 100, vorzugsweise unmittelbar vor der Schnittstelle des Strahls 100 und des Düsenstrahls der Probensuspension. Im Halter 98 ist eine Scheibe 102 drehbar, die zwei Segmente A und B mit unterschiedlichem Radius und von unterschiedlicher Winkelbreite (Winkel A bzw. B) enthält. Die

309841 /0850

Scheibe 102 und die Umfangsteile des Halters .98 sind, wie durch die Schraffur in Fig. 7 angedeutet, optisch undurchlässig. Die gesamte mittlere kreisförmige Fläche des Halters 98 ist optisch transparent und brauch: nicht körperlich vorhanden zu sein, mit "Ausnahme der Rotationslagerung für die Scheibe 102. Zwischen der Scheibe 102 und dem Halter 98 befindet sich ein optisch transparenter Ring 104. Da der Radius des Segments B geringer ist als der des Segments A, ist der entsprechende Teil des Ringes am Segment B breiter. Daher kann bei Drehung der Scheibe der Lichtstrahl durch zwei unterschiedlich große Querschnittsflächen durch die Änderungseinrichtung 31 für das Meßvolumen in den Strahl ein- und zum Fotodetektor 86 übertreten. Die Schlitzbreite wird automatisch genau geändert. -

Da das gesamte Probenvolumen für jede der aufeinander folgenden Zählperioden konstant sein soll und der Querschnitt des durchgelassenen Lichtstrahls 100 eine direkte Beziehung zum kritischen Volumen hat, ist die Dauer jedes Segments A und B bestimmbar. Fließt die Probensuspension mit konstantem Durchsatz (zumindest für jede Umdrehung der Scheibe 102) und dreht sich die Scheibe gleichförmig, so sind die Winkel A und B für jedes kritische Volumenverhältnis bestimmbar, wie in der folgenden Tabelle A dargestellt ist.' . ■

	•	3	R+1	R	Tabelle A	A	B .
R	4	R-1	R +	- 1
	"5 '	3	2/3	1 R+1	240°	120°
	2	3/4	1/3	270°	90°
5/3	4/5	1/4	288°	72°
3/2	5/6	1/5	300°	60°
	1/6

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Während der Gegenwart des Segments A schaltet die Steuereinrichtung 84 den Auf/Ab-Zähler 92 in den Additionsbetrieb und während der Gegenwart des Segments B in den Subtraktionsbetrieb.

Sind drei unterschiedliche Meßvolumina erforderlich, so kann die Anordnung der Fig. 8 verwendet werden. Wie dort dargestellt, sind drei Scheibensegmente C, D und B vorgesehen, so daß der Lichtstrahl 100 sich mit drei sequentiell unterschiedlichen Breiten des Ringes 104 schneidet.

Die Meßvolumina sind v, Rv und Sv (v ■< Rv-= Sv), wobei n„

die Zählung während des Volumens Sv ist. Der Zeitzyklus beginnt mit der Belichtung des Meßvolumens ν während der Zeit (SrR)I worin X = S² (R - 1) + R²(S - 1) + S - R, worauf

s (R — Ό τ

das Meßvolumen während der Zeit , ^λ—^—*— . belichtet wird.

Der ZykluSpendet mit der Belichtung des Meßvolumens Rv während der Zeit .

Die Grundgleichung ist

S² (R-1) n« + (S-R) η - R²(S-i)n_w

«_RS ~ ζο-R) Cs-D (R-H

Mit N=^ [S²(R-I)n_s + (S-R) n_Q- R² (S-1) n_R]

ist _{o 0}

_ _ S^ (R-1) -R^(S-I) f S - R _ _1_ ~ ⁿ

f _1_

POT (S-E) CS-1) (R-t) " I¹OT

ist eine bessere Annäherung als Ντ> an die wahre Teilchenzahl.

Die Reihenfolge der Segmente C, D und E ist nicht kritisch. Während der Gegenwart der S_egmente C und E setzt die Steuereinrichtung 94 den Rechner für die Zählungen η und n_g in den Additioris-

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23Η57Θ ^

betrieb, während sie ihn für. die Zählung von iF_R, während der Gegenwart des Segments D im optischen Strahl 100 in den Subtraktionsbetrieb setzt. Aus einem Vergleich der Tabellen A ,und B ergibt sich, daß die Parameter auf ihren einzelnen Zus_tänden basieren, jedoch auf Gleichung (F) und (T) gründen.

	S	(S-R) T	Tabelle B	S²(R-I)T	C	D	B
R		X	R²(S-1)T	X
	4 6	1/15 1/15	X	8/15 9/15	24° 24°	144° .. 120°	192° 216°
2 2		6/15 5/15

Obwohl vorstehend verschiedene spezielle Gleichungen für N, N_R und K für verschiedene η, η -Ursprünge und Beziehungen dargestellt wurden, die in die R_echner der Fig. 2 bis 4 und 6 programmiert werden, können innerhalb des Rahmens der Erfindung auch andere gültige Gleichungen für IT, M^ und K hergeleitet werden. Die gezeigten speziellen Gleichungen sind daher nur als Beispiele einer breiteren oder allgemeineren Gruppe von mathematischen Funktionen zwischen n, n. zu betrachten, die innerhalb des Rahmens der Erfindung angewendet werden können.

Statt der gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele . der Anwendung der Erfindung beim Coulter-Teilchenanalysator und beieinem optischen Teilchenanalysator können gleichfalls auch beliebige andere Teilchenzählgeräte verwendet werden, die mit einer Meßzone arbeiten. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Meßzone wie beim Coulter-Zähler durch ein elektrisches Feld oder durch Licht, akustische Energie oder ein magnetisches Feld erregt wird. .

Pat ent anspriiche

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

j 11 Verfahren zur automatischen Korrektur koinzidenzbedingter Teilchenzähländerungen "bei Teilchenanalysatoren des Meßzonentyps, bei dem mehrere Teilchenimpulszüge erzeugt werden, indem wenigsten ein Teil einer Teilchenprobe durch wenigstens eine Teilchen-Meßzonenanordnung geleitet wird, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Erzeugung der Impulszüge diese derart hervorgerufen werden, daß sie eine bezogene mathematische Funktion bilden, in der die einzige Unbekannte die Anzahl der Impulse in jedem Impulszug ist, daß die Impulszählung Jedes Impulszuges gespeichert wird, daß die gespeicherten Zählungen als korrigierte Zählung und ihre Funktionsabhängigkeit gespeichert wird, und daß aus der Verarbeitung als Ergebnis eine hinsichtlich KoinzidienzZähländerungen korrigierte Teilchenzählung hergeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hervorrufen der Impulszüge gleiche Volumina der Teilchenprobe getrennt durch Meßzonen geleitet werden, deren kritische Volumina ein bekanntes Verhältnis haben, und daß die Speicherung derart erfolgt, daß die Impuls-

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zählung eines Impulszuges allein von einer Meßzone stammt und die Impulszählung eines anderes Impulszuges wenigstens zum Teil von sämtlichen Impulszügen stammt, die zu eineranderen Meßzone zugehörig sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem beim Hervorrufen die Teilchen durch Meßzonen mit gleichen kritischen Volumina in Impulse überführt werden, dadurch gekennzeichnet , daß die Speicherung derart erfolgt, daß die arithmetische Summe der Impulse der Impulszüge zusammen mit der Impulszählung eines der Impulszüge gespeichert wird, und daß die mathematische Verarbeitung den so gespeicherten zwei Impulszählungen angepaßt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Speicherung die Impulszählung jedes Impulszuges allein von seiner Meßzone kommt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hervorrufen die Teilchen mittels Meßzonen mit ungleichem kritischem Volumen übertragen werden.
6. Verfahren nach einem,der vorstehenden Ansprüche,dadurch gekennz e ichnet, daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Funktion erfolgt:

2n. - η

N = nn_±

? 2

- τι

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Funktion erfolgt:

Rn_R - η

R - 1
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß beim Hervorrufen wenigstens zwei unterschiedliche Verdünnungen bekannten Verdünnungsverhältnisses der Teilchenprobe gleichen Volumens hergestellt werden, und daß die Verdünnungen getrennt durch eine einzige Meßzone zur getrennten Erzeugung der Impulszüge für die Speicherung geführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, 'daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Gleichung erfolgt:

N = 2nn ⁿ ~ ³^i
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ ei c h net, daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Gleichung erfolgt:

r . η - η

r - 1

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11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ ei c h net, daß die mathematische Verarbeitung der gespeicherten Zählungen hinsichtlich des kritischen Volumens der Meßzpne erfolgt und als Ergebnis das kritische Volumen berechnet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Gleichung erfolgt:

2η« - η
K ■—
13. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem beim Hervorrufen die gesamte Teilchenprobe durch eine einzige Meßzone eines Impulszuges geführt wird, dadurch g e k e η η ζ e i c .h η e t , daß von dem einem Impulszug der andere Impulszug abgeleitet und die beiden Impulszüge getrennt gespeichert werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Gleichung erfolgt:

^N =

2 2
/· - 2η"¹

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15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden gespeicherten Zählungen hinsichtlich des kritischen Volumens der Meßzone mathematisch verarbeitet werden und als Ergebnis das kritische Volumen berechnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Gleichung erfolgt:

2n - n.*
K = S ^x
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Erzeugung die einen Impulszugimpulse selbst (nicht ihre Zählungen) zu den Impulszugimpulsen selbst hinzuaddiert werden, die verzögert wurden.
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-η e t, daß beim Hervorrufen in an sich bekannter Weise die Volumina der Teilchenprobe sequentiell und getrennt durch zwei optische Meßzonen geführt werden, in denen ein Lichtstrahl durch einen Teilchenstrom projiziert wird, wobei die kritischen Volumina der Meßzonen ein bekanntes Verhältnis R haben und daß die Speicherung derart erfolgt, daß

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die Impulszählung jedes Impulszuges aus seiner Meßzone stammt. .
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet , daß das kritische Volumenverhältnis R durch Änderung der Schlitzbreite des Lichtstrahls bestimmt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Gleichung erfolgt.:

(R-1) FCT
21. Verfahren zur automatischen Bestimmung des kritischen . Volumens der Meßzone in einem Meßzonen-Teilchenanalysator, wodurch koinzidenzbedingte Änderungen der Teilchenzählung festgestellt werden können, bei dem ein erster und ein zweiter Impulszug erzeugt wird, indem eine Teilchenprobe durch die Meßzone des Teilchenanalysators geführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Erzeugung der Impulszüge wenigstens einer derselben derart hervorgerufen wird, daß sie einer in Beziehung stehenden mathematischen Funktion folgen, in der die einzige Unbe- ■ kannte die Anzahl der Impulse in Jedem Impulszug ist, daß beim Hervorrufen der zweite Impulszug aus dem ersten

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Impulszug zu ihrer getrennten Speicherung erzeugt wird, daß die Impulszählungen jedes Zuges getrennt gespeichert werden, daß die gespeicherten Zählungen hinsichtlich des kritischen Volumens und ihrer Funktionsbeziehung verarbeitet werden, und daß aus der Verarbeitung als Resultat das kritische Volumen berechnet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Erzeugung die ersten Impulszugimpulse selbst (nicht ihre Zählungen) zu den gleichen Impulszugimpulsen selbst hinzuaddiert werden, die gegenüber dem ersten Impulszug um eine bestimmte Zeitspanne verzögert wurden.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Gleichung erfolgtί

2n - η.
24. Verfahren zur automatischen Bestimmung des kritischen Volumens der Meßzone eines Meßzonen-Teilchenanalysätors, wobei koinzidenzbedingte Änderungen der Teilchenzählung auftreten, bei dem ein erster und ein zweiter Teilchenimpulszug erzeugt werden, indem zwei unterschiedliche Verdünnungen gleichen Volumens einer Teilchenprobe durch die

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Meßzone des Teilchenanalysators geführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung der Impulszüge dieselben derart hervorgerufen werden, daß sie eine untereinander bezogene mathematische Funktion bilden, in der die einzige Unbekannte die Impulszahl in jedem Impulszug ist, daß die Impulszählung jedes Impulszuges gespeichert wird, daß die gespeicherten Zählungen hinsichtlich des kritischen Volumens und ihrer Funktionsbeziehung mathematisch verarbeitet werden, und daß aus der Verarbeitung das kritische Volumen als Ergebnis berechnet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich net. daß die mathematische Verarbeitung nach folgender Funktion erfolgt:

2n„ - η

C.
26. Verfahren zur Erzeugung einer Teilchenprobe, deren Größenverteilung und -konzentration zu einer Testprobe in Beziehung steht, dadurch gekennzeichnet , daß die erzeugte Probe eine simulierte Probe ist, daß in an sich bekannter Weise eine Teilchen-Testprobe durch die Meßzone eines elektronischen Teilchenanalysators geführt und hierdurch ein erster Zug aus elektrischen Impulsen

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erzeugt wird, die je normalerweise einen Teil der Testprobe darstellen, daß aus dem ersten Impulszug ein zeitverzögerter äquivalenter Impulszug auf elektronischem Wege erzeugt wird, und daß der erste und der äquivalente Impulszug Impuls um Impuls elektronisch addiert und hierdurch ein zweiter Impulszug erzeugt wird, der eine künstliche Darstellung einer Teilchenprobe bildet, deren Konzentration doppelt so hoch und deren Größenverteilung im wesentlichen gleich ist der der Testprobe.
27. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßzonenanordnung nach dem Coulter-Teilchenmeßverfahren arbeitet.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßzonenanordnung nach dem optischen Meßverfahren arbeitet.
29. Vorrichtung zur automatischen Korrektur koinzidenzbedingter Teilchen-Zählungsänderungen bei Teilchenanalysatoren des Meßzonentyps, mit einem Generator zur Erzeugung mehrerer Teilchimpulszüge und einem Speicher zur Speicherung der Impulszählung von federn Impulszug, der die Zählungen als Ausgangssignale abgibt, wobei der Generator wenigstens eine Meßzonenanordnung und eine Einrichtung zur Zufuhr wenigstens eines Teils einer Teilchenprobe zum Durchtritt durch die Meßzonenanordnung und ferner eine Steuerein-

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richtlang enthält, die die Meßzonenanordnung, die Zufuhreinrichtung und den Speicher zur Speicherung des Probenflusses verbindet, um den Probenfluß und die Teilchenimpulseingabe in den Speicher zu steuern, gekennzeichnet durch eine Rohzählungs-Ausgangssignal-Erzeugungseinrichtung, die aus dem Generator (34;36;36'; 70) und dem Speicher (46;48) besteht, wobei der Generator so aufgebaut und angeordnet ist, daß die Ausgangszählsignale (n, n^) einer untereinander in Beziehung stehenden mathematischen Funktion hinsichtlich ihrer koinzidenzkorrigierten Zählung ausschließlich beliebiger anderer Unbekannter folgen, und durch einen Rechner (50;62;78; 92), der die Ausgangssignale empfängt und sie gemäß ihrer Funktionsbeziehung verarbeitet, um als Ergebnis eine hinsichtlich der Koinzidenz korrigierte Teilchenzählung zu berechnen.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, bei der der Generator eine Zufuhreinrichtung für die Probe und Meßzonen enthält, dadurch gekennzeichnet , daß die kritischen Volumina der Meßzonen ein bekanntes Verhältnis aufweisen, und daß der Generator bezüglich der Steuereinrichtung so aufgebaut und angeordnet (Fig.2) ist, daß gleiche Volumina der Teilchenprobe getrennt durch die Meßzonen geführt und die Speicherart durch den Speicher bestimmt wird, so daß die Impulszählung eines Impulszuges (n) allein von einer

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Meßzone (34) kommt und die Impulszählung des anderen Impulszuges (n^) wenigstens zum Teil von sämtlichen Impulszügen kommt, die zu der anderen Meßzone (36) gehören.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, bei der die Meßzonengleiche kritische Volumina aufweisen, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung und der Speicher durch eine Leitung (60) so miteinander verbunden sind, daß die arithmetische Summe der Impulse der Impulszüge so gespeichert wird, daß eines der Ausgangssignale bestimmt und die Impulszählung eines der Impulszählung so gespeichert wird, daß ein anderes Ausgangssignal bestimmt wird.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator so aufgebaut und angeordnet ist, daß er die Speicherart mittels des Speichers bestimmt, so daß die Impulszählung jedes Impulszuges allein von seiner Meßzone stammt.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßzonen ungleiche kritische Volumina aufweisen.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33» dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner (50) nach folgender mathematischen Funktion arbeitet:

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2n. - η
N = nn^ ,-- , wobei η und n^ die beiden

^- η*
Ausgangssign^le sind.
35. Vorrichtung flach einem der Ansprüche 30 bis 33» dadurch g e k e η η, ζ e i c h η e t , daß der Rechner (50) nach folgender mathematischen Funktion arbeitet:

Rn_R >—n-

N=!

R -H , worin η und n_D die beiden Aus-

R -i 1 ^K

gangssignale Sind.
36. Vorrichtung nach Anspruch 29, bei der die Meßzonenanordnung nur eine einzige Meßzone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung (66) so aufgebaut und angeordnet ist, daß wenigstens zwei unterschiedliche Verdünnungen der Teilchenprobe mit bekanntem Verdünnungsverhältnis und mit gleichem Volumen gebildet werden, die getrennt durch die einzige Meßzone (Fig.3) geführt werden, um die Impulszüge zur Speicherung durch den Speicher (46) getrennt zu erzeugen.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (62) nach folgender mathematischer Gleichung arbeitet?

N = 2IUi₁ ⁿ - ⁿi

rf - 2η/

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38. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner (62) nach folgender mathematischen Gleichung arbeitet:

r²

N_r = TT · ⁿr- ~ ⁿ

r - 1
39. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (62) ferner die gespeicherten Zählungen hinsichtlich des kritischen Volumens der Meßzone verarbeitet und dadurch als Ergebnis das kritische Volumen berechnet.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (62) so programmiert ist, daß er nach der folgenden mathematischen Gleichung arbeitet:

2n~ - η
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet , daß die Fluidsteuereinrichtung (66) über eine Verbindung (67) zu dessen Steuerung an den Rechner (62) angeschlossen ist, und daß der Rechner (62) einen Auf/Ab-rZähler enthält.

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42. Vorrichtung nach Anspruch 29, bei der die Meßzonenanordnung und die Zuführeinrichtung (Fig.4) die gesamte Teilchenprobe durch eine einzige Meßzone zur Erzeugung eines Teilchenimpulszuges leiten, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Steuereinrichtung eine elektronische Anordnung (68,70) zur Erzeugung (n + n¹) eines zweiten Impulszuges (n.) aus einem ersten Impulszug (n) zu ihrer getrennten Speicherung enthält.
43. Vorrichtung nach Anspruch 42,- dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (78) nach folgender mathematischen Gleichung arbeitet:

N^ n. - η
ss- XiO.. 1

- 2n²
44. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (78) ferner so aufgebaut ist, daß er die gespeicherten Zählungen (n, n.) hinsichtlich des kritischen Volumens der Meßzone verarbeitet und dadurch das kritische Volumen als Ergebnis berechnet.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner (78) nach folgender mathematischen Gleichung arbeitet:

K = S ²ⁿ - ⁿi

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46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 45, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronische Anordnung eine Impulsverzögerungseinrichtung (68) und einen Impulsaddierer (70) enthält, die zwischen die Meßzonenanordnung und den Speicher (46,48) geschaltet und so angeschlossen (72,74,76) sind, daß sie eines der Ausgangssignale (n.) durch Addition des einen Impulszuges (n) (nicht ihre Zählungen) zum gleichen, verzögerten Impulszug (n¹) erzeugen.
47. Vorrichtung nach Anspruch 29, bei der der Generator

eine Zuführeinrichtung für die Probe enthält und so angeordnet ist, daß wenigstens zwei optische Meßzonen (Fig.6) gebildet werden, in denen ein Lichtstrahl durch einen Teilchenstrom projiziert wird, dadurch gekennzeichnet , daß die kritischen Volumina der Meßzonen ein bekanntes Verhältnis (R) aufweisen, daß der Generator bezüglich der Steuereinrichtung (94) so aufgebaut und angeordnet ist, daß die Volumina der Teilchenprobe getrennt durch die Meßzonen geführt werden, und daß die Speicherart durch den Speicher (92) bestimmt wird, so daß die Impulszählung jedes Impulszuges allein von seiner Meßzone stammt.
48. Vorrichtung nach Anspruch 47» dadurch gekennzeichnet , daß der Generator eine Einrichtung (31) zur Änderung des kritischen Volumenverhältnisses

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durch Änderung der Schlitzbreite des Lichtstrahls enthält.
49. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner (92) nach folgender mathematischen Gleichung arbeitet:

H_R - η *

(R - "1 ) FCT
50. Vorrichtung nach Anspruch 47» dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (31) zur. Änderung des kritschen Volumenverhältnisses eine drehbare Scheibe (102) mit mehreren unterschiedlichen Segmenten (A,B;C,D, E) mit unterschiedlichem Radius enthält, die unter einem Winkel zueinander liegen, so daß der Lichtstrahl (100) bestimmbar unterbrochen wird, um seinen Querschnitt zu ändern, bevor er auf den Teilchenström projiziert wird.
51. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 47 bis 50, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (94) zwischen die Meßzonenanordnung (31) und den Rechner (92) geschaltet ist, so daß wenigstens das dann vorhandene kritische Meßvolumen gemessen und dadurch der Betrieb des Rechners gesteuert wird.

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52. Vorrichtung nach Anspruch 51» dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner (92) ein Auf/Ab-Zähler ist.
53· Vorrichtung zur automatischen Bestimmung des kritischen Volumens (K) der. Meßzone eines Meßzonen-Teilchenanalysators, mit einem Generator zur Erzeugung eines ersten (n) und eines zweiten Teilchenimpulszuges (n.) und mit einem Speicher (46,48) zur getrennten Speicherung der Impulszählung von jedem Impulszug, so daß diese Rohzählungen als zwei Ausgangssignale abgegeben werden, wobei der Generator eine Meßzonenanordnung (34) und eine Einrichtung zur Zufuhr einer Probe (32) von Teilchen zum Durchtritt durch die Meßzonenanordnung sowie ferner eine Steuereinrichtung (42,44,68 bis 78) enthält, die die Meßzonenanordnung und den Speicher verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Teilchenimpulse in dem Speicher steuert, indem sie aus dem ersten Impulszug den zweiten Impulszug erzeugt, daß eine Rohzählungs-Ausgabeeinrichtung aus dem Generator und dem Speicher besteht, die derart gekoppelt sind (Fig.4), daß die zwei Ausgangszählsignale einer untereinander in Beziehung stehenden mathematischen Funktion bezüglich des kritischen Volumens der Meßzone folgen, die keine anderen Unbekannten enthält, und daß ein Rechner (78) so angeschlossen (52,54) ist, daß er die beiden Ausgangssignale

empfängt

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und sie bezüglich ihrer Funktionsabhängigkeit zur Berechnung des kritischen Volumens als Ergebnis verarbeitet,
54. Vorrichtung nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet ,■daß die Steuereinrichtung eine Impulsverzögerungseinrichtung (68) und einen Impulsaddierer (70) enthält, die zwischen die Meßzonenanordnung (34) und den Speicher (46,48) und so geschaltet sind, daß sie ein Ausgangssignal (n^) durch Addition eines Impulszugimpulses (n) (nicht ihre Zählungen) zürn gleichen verzögerten Impuls (n¹) hinzuaddieren.
55. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (78) nach folgender mathematischen Gleichung programmiert ist:

K = S ²ⁿ - ⁿi
56. Vorrichtung zur automatischen Bestimmung des kritischen Volumens (K) der Meßzone eines Meßzonen-Teilchenanalysators, mit einem Generator zur Erzeugung eines ersten (n) und eines zweiten Teilchenimpulszuges (n₂), wobei der Generator eine Meßzonenanordnung (34) und eine Einrichtung (66) zur Zufuhr zweier unterschiedlicher Verdünnungen (32, 64) einer Teilchenprobe zum sequentiellen Durchtritt durch die Meßzonenanordnung enthält, und mit einem Speicher (46)

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zur Speicherung der Impulszählung von jedem der Impulszüge, der die Zählungen als Ausgangssignale abgibt, dadurch gekennzeichnet , daß der Generator ferner eine Steuereinrichtung (42,66,67) enthält, die die Meßzonenanordnung (34) und den Speicher (46) zur. · Steuerung der Teilchenimpulseingabe in den Speicher verbindet, daß eine Zählungs-Ausgabeeinrichtung (Fig.3) aus dem Generator und dem Speicher besteht, die derart miteinander verbunden sind, daß die Ausgangs-Zählsignale einer mathematischen Beziehungsgleichung

bezüglich des kritischen Volumens der Meßzone folgen, die keine anderen Unbekannten enthält, und daß ein Rechner (62) so angeschlossen ist, daß er die Ausgangssignale (η,ηρ) empfängt und sie bezüglich ihrer Punktionsabhängigkeit so verarbeitet, daß das kritische Volumen als Ergebnis berechnet wird.
57. Vorrichtung nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet , daß der Rechner (62) nach folgender mathematischen Gleichung arbeitet:

K = ^ⁿ2 ~ ⁿ

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58. Vorrichtung zur Erzeugung einer Teilchenprobe mit einer zu einer Testprobe in Beziehung stehenden Verteilung und Konzentration, dadurch gekennzeichnet , daß die erzeugte Probe eine simulierte Probe ist, und daß die Vorrichtung folgende Bestandteile enthält: eine Meßzonenanordnung (34) und eine Einrichtung (32) zur Zufuhr wenigstens eines Teils einer Teilchen-Testprobe zum Durch- tritt durch die Meßzonenanordnung, einen Generator (Fig.4) zur Erzeugung mittels des Teilchendurchtritts eines ersten Zuges aus elektrischen Impulsen (n), die normalerweise je ein durchtretendes Teilchen darstellen, eine Schaltung (68) zur elektronischen Erzeugung eines zeitverzögerten, äquivalenten Teilchenimpulszuges (n¹) aus dem ersten Impulfjzug und einen Impulsaddierer (70) zur elektronischen, impulsweisen Addition des ersten (n) und des äquivalenten Impulszuges (n')> zur Bildung eines zweiten Impulszuges (n^)_t wobei der zweite Impulszug eine simulierte Darstellung einer Teilchenprobe ist, deren Konzentration doppelt so hoch und deren Größenverteilung im wesentlichen gleich ist wie die Testprobe.
59. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 46 und 53 bis 58, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßzonenanordnung ein Coulter-Meßfenster (34,36, Fig.1) enthält.

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60. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 "bis 58, dadurch gekennz ei chnet , daß die Meßzonenanordnung aus einer optischen Einrichtung (31,34') besteht.

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