DE2738575A1

DE2738575A1 - Densitometer

Info

Publication number: DE2738575A1
Application number: DE19772738575
Authority: DE
Inventors: Kengi Nakamura
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1976-08-31
Filing date: 1977-08-26
Publication date: 1978-03-02
Also published as: DE2738575C2; JPS5329798A; US4150899A; JPS564862B2

Description

üie Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei der Densitometrie und insbesondere auf ein Densitometer mit Zick-Zack-Abtastung, bei dem Flecken von Probenkomponenten, die auf einem bei der Dünnschichtchromatographie, der Papierchromatographie usw. verwendeten Träger entwickelt sind, mittels eines Lichtstrahls mit sehr kleinem Querschnitt auf einer Zick-Zack-Bahn so abgetastet werden, daß zur Analyse der Probenkomponenten die optischen Signale von den Flecken gemessen werden.

Bekanntermaßen wird bei der Dünnschichtchromatographie eine zu analysierende Probe auf ein Trägermaterial wie beispielsweise eine dünne Kieselgelschicht auf einer Glasplatte aufgebracht und ein Lösungsmittel über die Schicht

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geleitet, um die Komponenten der Probe in unterschiedliche Flecken abzusondern, die auf der Dünnschichtchromatographie-Platte ausgebildet sind. Die auf diese Weise abgesonderten und entwickelten Flecken auf der Dünnschichtchromatographie-Platte sind ein sogenanntes Dünnschicht-Chromatogramm.

Bei einem Densitometer mit Zick-Zack-Abtastung wird jeder Fleck an dem Chromatogramm mittels eines Lichtstrahls mit sehr kleinem Querschnitt auf einer Zick-Zack-Bahn abge tastet, um von jedem Fleck ein optisches Signal zu erhalten, das zur quantitativen Bestimmung des Flecks in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt und integriert wird. Wenn die Maximalwerte der bei unterschiedlichen Zügen der Zick-Zack-Abtastung erhaltenen Signale verbunden werden, erhält man eine als Hüllkurve bezeichnete Kurve, die fUr einen einzelnen Fleck unter der Voraussetzung eine einzelne Spitze hat, daß der Fleck eine einzige Probenkomponente enthält.

Wenn ein einziger Fleck eine einzelne Komponente enthält und vollständig von dem benachbarten Flecken abgesondert ist, ist es ziemlich einfach, das für einen jeden Fleck gemessene Signal automatisch zu integrieren. Wenn jedoch unterschiedliche Probenkomponenten nicht vollständig von einander getrennt sind, so daß benachbarte Flecken einander überlappende Teilbereiche haben, hat die vorgenannte Hüllkurve eine Mehrzahl von Spitzen. In diesem Fall, d. h. wenn mehrere Probenkomponenten einander überlappen, ist es praktisch sehr schwierig, das optische Signal einer jeden Proben- komponente genau zu integrieren; daher besteht auf dem Gebiet der Instrumentalanalyse ein starker Bedarf nach einem Densitometer, bei dem ein genaues Integrieren des gemessenen Signals von einer jeden unterschiedlichen Komponente einer zu analysierenden Probe selbst dann möglich ist, wenn die

Probenkomponenten voneinander nicht vollständig in deutlich

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begrenzte geteilte Flecken geteilt sind. / /JoO /~

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dem vorgenannten bestehenden Bedarf zu genügen. Zur Lösung dieser Aufgabe hat das erfindungsgemäße Densitometer eine Vorrichtung für die Abgabe monochromatischen Lichts, eine Vorrichtung zum Auflegen einer zu analysierenden Probe, eine optische Vorrichtung zum Projizieren des monochromatischen Lichts auf die Probe, eine Vorrichtung, die eine relative Zick-Zack-Bewegung zwischen dem Licht und der Probe herbeiführt, eine fotoelektrische Vorrichtung, die das monochromatische Licht von der Probe aufnimmt und ein entsprechendes erstes elektrisches Signal erzeugt, eine Integriervorrichtung zum Integrieren des ersten elektri sehen Signals, eine Aufnahmevorrichtung, die das erste elektrische Signal aufnimmt und ein zweites elektrisches Signal erzeugt, das einer Hüllkurve entspricht, die die Spitzen des ersten elektrischen Signals bei den Zügen der Zick-Zack-Abtastung verbindet, eine Differenziervorrichtung, die das zweite elektrische Signal differenziert und ein differenziertes Ausgangssignal erzeugt, eine Diskriminatorvorrichtung, die zwischen positiver und negativer Polarität des differenzierten Signals unterscheidet, und eine Steuervorrichtung, die die Funktion der Integriervorrichtung mittels des Ausgangssignals der Diskriminiervorrichtung so steuert, daß die Integriervorrichtung voneinander getrennt die ersten elektrischen Signale integriert, die durch die jeweiligen Komponenten der Probe verursacht sind.

Das erfindungsgemäße Densitometer weist vorteilhaft ferner eine Vergleichsvorrichtung auf, die die jeweiligen Spitzen der ersten elektrischen Signale mit einem vorbestimmten Pegel vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Spitzen den vorbestimmten Pegel übersteigen, wobei die Steuervorrichtung die Funktion der Integriervorrichtung

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mittels der Ausgangssignale der Diskriminiervorrichtung und der Vergleichsvorrichtung so steuert, daß die Integriervorrichtung voneinander getrennt die ersten elektrischen Signale integriert, die von den jeweiligen Komponenten der Probe verursacht sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch das Prinzip des Zick-Zack-Abtastvorgangs des Densitometers.

Fig. 2 zeigt die Kurvenformen von Meßsignalen von der Probe sowie eines Treppensignals

und eines Hüllkurvensignals, die durch nachfolgendes Verarbeiten des Meßsignals in dem Densitometer erzielt werden.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Densitometers. Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer in Fig. 3

gezeigten Integrationssteuereinheit. 25

Fig. 5 zeigt Kurvenformen zur Erläuterung der Funktion der Steuereinheit nach Fig. 4.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird zuerst anhand der Figuren 1 und 2 das Prinzip des Densitometers erläutert. In Fig. 1 ist schematisch eine Dünnschichtchromatographie-Platte A gezeigt, auf der ein Probenfleck B entwickelt bzw. ausgebildet ist. Ein Lichtstrahl, der einen im Vergleich zur Fläche des Flecks B sehr kleinen Querschnitt hat, tastet den Fleck entlang einer Zick-Zack-

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Bahn C ab, deren Züge aufeinanderfolgend von 1 bis 21 numeriert sind.

Die Fig. 2 zeigt die Kurvenformen eines Signals S1, das durch die in Fig. 1 gezeigte Zick-Zack-Abtastung erhalten wird, und eines Hüllkurvensignals S2 der Spitzen des Signals S1. Eine jede der von 1 bis 21 entlang der X-Achse durchnumerierten Wellen entspricht jeweils demjenigen der Abtastzüge, der in Fig. 1 mit der gleichen Nummer 1 bis 21 bezeichnet ist. Ein vorbestimmter Pegel Vc ist so eingestellt, daß sein Überschreiten durch eine Spitze des Meßsignals die Bedeutung hat, daß das Signal mittels eines Zugs der Zick-Zack-Abtastung quer über den Fleck erzielt wurde.

Solange der Abtaststrahl die Dünnschicht außerhalb des Flecks entlang der Schläge oder Züge 1, 2, 20 oder der Zick-Zack-Bahn abtastet, bleibt der Spitzenwert des Signals S1 unterhalb des Pegels Vc, während bei Durchlaufen des Abtastlichtstrahls durch einen der mit 3 bis numerierten Züge der Zick-Zack-Bahn der Spitzenwert des Signals den Pegel Vc übersteigt.

Wenn die Spitzen des oei den mit 3 bis 19 numerierten Abtastzügen erzielten und den Pegel Vc überschreitenden Signals S1 verbunden werden, ergibt sich ein Hüllkurvensignal S2, das ein durch den Fleck verursachtes Signal darstellt. In der Fig. 2 ist das Hüllkurvensignal S2 ein wenig nach rechts gegenüber den Kurven des Signals S1 verschoben gezeigt, was auf den in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnungen beruht, die nachstehend im einzelnen beschrieben werden.

Wenn der Fleck zwei Komponenten der Probe enthält, die voneinander nicht vollständig abgesondert sind, sondern

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einander gemäß der Darstellung in Fig. 1 teilweise Überlappen, hat das Hüllkurvensignal S2 zwei Spitzen P1 und P2. Durch Ermittlung eines Talpunkts VP zwischen den beiden Spitzen ist es möglich, den Trennungspunkt der beiden Spitzen festzustellen. Zu diesem Zweck wird das Hüllkurvensignal S2 differenziert, wobei aus dem Wechsel der Polarität des differenzierten Signals der Talpunkt VP ermittelt werden kann. Wenn das differenzierte Signal vom Negativen zum Positiven wechselt, ist der Talpunkt erreicht, d. h. der Endpunkt der vorhergehenden Spitze P1, die den Anfangspunkt der nachfolgenden Spitze P2 darstellt.

Wenn die Integration des Meßsignals S1 sowohl mittels des vorstehend beschriebenen differenzierten Signals als auch mittels eines Signals gesteuert wird, das durch Vergleich des Signals S1 mit dem Pegel Vc erzielt wird, ist es möglich, die Integration einer jeden der Spitzen, die in dem Hüllkurvensignal enthalten ist, getrennt von der vorhergehenden und/oder der nachfolgenden Spitze automatisch zu steuern, was im einzelnen später erläutert wird.

Die Fig. 3 zeigt schematisch ein Densitometer mit Doppel-Wellenlängen-Zick-Zack-Abtastung als AusfUhrungsbeispiel.

Eine Lichtquelle L weist eine Wolfram-Lampe W und eine Deuterium-Lampe D2 mit einer geeigneten ümechalteinrichtung auf, mit der wahlweise eine der beiden Lampen für den sichtbaren oder den Ultraviolettlichtbereich verwendet wird. Das Licht von der Lichtquelle L wird mit zwei Kollimatorspiegeln m1 und m2 so reflektiert, daß es in zwei Monochromatoren MR und MS geleitet wird, wobei ein Umlaufzerhacker 22 abwechselnd den Lichteintritt in die Monochromatoren unterbricht.

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Die Monochromatoren erzeugen zwei monochromatische Lichtstrahlen LR und LS mit unterschiedlichen Wellenlängen, die jeweils durch Wellenlängensteuereinrichtungen WCR und WCS gewählt werden. Die beiden Lichtstrahlen werden durch Konkavspiegel m3 bzw. m4 reflektiert und mittels eines

Halbspiegels m6 abwechselnd auf einen Planspiegel m5 gerichtet, damit sie durch einen Spalt 23 durchlaufen und mittels eines Planspiegels m7 senkrecht auf eine Dünnschichtchromatographie-Platte 24 gerichtet werden. 10

Die Platte 24 wird mit einer vorbestimmten konstanten Geschwindigkeit in bezug auf den Strahl linear in der Längsrichtung X der Platte, d. h. in der Richtung der Entwicklung der Probenkomponenten bewegt. Zugleich mit dieser Bewegung wird die Platte 24 mit einer konstanten Geschwindigkeit horizontal in der zur vorgenannten Bewegungsrichtung X senkrechten Richtung Y linear hin- und herbewegt. Es ist klar ersichtlich, daß beim Bewegen der Platte 24 in der vorstehend beschriebenen Weise die Platte mittels des Licht-

^⁰ Strahls in einer Zick-Zack-Bahn abgetastet wird. Die relative Zick-Zack-Bewegung zwischen dem Strahl und der Platte kann auch auf andere Weise hervorgerufen werden, beispielsweise dadurch, daß der Lichtstrahl entlang der Y-Achse hin- und herbewegt wird, während die Platte linear entlang der

²^ X-Achse bewegt wird.

Eine Vorrichtung zum Hervorrufen der relativen Bewegung zwischen Platte und Abtastlichtstrahl ist in der US-PS 3 994 587 und der US-PS 4 013 364 beschrieben. Diese Vorrichtung kann vorteilhaft bei dem Densiometer verwendet werden.

Ein Fotodetector PMT wie eine Fotovervielfacherröhre erfaßt das durch die Platte 24 durchgelassene Licht, während ein weiterer Fotodetektor PMR das von der Platte 24 reflek-

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tierte Licht erfaßt. Die Ausgangsanschlüsse der Fotovervielfacherröhren sind an den Eingang eines logarithmischen Verstärkers 25 angeschlossen, dessen Ausgang mit einer Signaltrennvorrichtung wie einem Paar von Schaltern SWS und SWR zur Abnahme der Ausgangssignale aus dem Verstärker 25 verbunden ist, die auf den Probenstrahl LS bzw. den Bezugsstrahl LR zurückzuführen sind. Zu diesem Zweck sind über eine geeignete Steuereinheit 26 die Schalter SWS und SWR mit dem Umlaufzerhacker 22 so gekoppelt, daß der Schal* ter SWR geschlossen und der Schalter SWS geöffnet ist, wenn der Zerhacker das Licht von der Lichtquelle L zu dem Monochromator MR durchläßt, während er dasjenige zu dem anderen Monochromator MS sperrt, während der Schalter SWS geschlossen und der Schalter SWR geöffnet wird, wenn der Zerhacker das Licht von der Lichtquelle zu dem Monochromator MS durchläßt, während er das Licht zu dem Monochromator MR sperrt.

Ein Kondensator C1 speichert ein Bezugsstrahlsignal VR, wenn der Schalter SWR geschlossen ist, während ein Konden sator C2 ein Probenstrahlsignal VS speichert, wenn der Schalter SWS geschlossen ist. Das Signal VR liegt ferner an einem Differenzverstärker 27 an, an den eine Spannungsquelle E eine Bezugsspannung abgibt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 27 steuert eine Hochspannungsquelle 28 für negative Hochspannung in der Weise, daß das Differenzeingangssignal (VR - E) des Differenzverstärkers 27 zu Null wird.

Zum selektiven Betreiben einer der Fotovervielfacherröhren PMT oder PMR ist ein Schalter SWP vorgesehen. Wenn der bewegbare Kontakt des Schalters SWP mit einem Anschluß T in Berührung gebracht ist, wird die Fotovervielfacherröhre PMT zur Ermittlung des über die Dünnschichtchromatographie-Platte 24 durchgelassenen Lichts gespeist, während die Fotovervielfacherröhre PMR zum Ermitteln des von der Platte

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reflektierten Lichts gespeist wird, wenn der bewegbare Kontakt an einen Anschluß R geschaltet wird.

Wenn der Schalter SWS geschlossen ist, wird ein Absorptionssignal oder Reflexionsabsorptionssignal aus dem logarithmischen Verstärker 25 an eine beispielsweise in der US-PS 4 013 364 beschriebene Grundlinienkorrektureinheit 29 angelegt, die Grundlinienschwankungen des Meßsignals korrigiert, welche durch Veränderungen oder Ungleichförmigkeiten der optischen Eigenschaften des Trägermaterials oder des Untergrunds des Flecks verursacht sind. Hinsichtlich Einzelheiten der Korrektureinheit 29 wird auf die vorgenannte US-PS verwiesen. Die Grundlinienkorrektureinheit 29 wird mittels eines Steuersignals aus einem Steuersignalgenerator 30 gesteuert, der in Zusammenhang mit der seitlichen Hin- und Herbewegung der Dünnschichtchromatographie-Platte 24 arbeitet.

Das hinsichtlich der Grundlinien korrigierte Ausgangssignal aus der Korrektureinheit 29 wird an eine Linearisiereinheit 31 angelegt. Bei der densitometrischen Messung des auf einer Dünnschichtchromatographie-Platte oder einem ähnlichen Träger- oder Aufnahmematerial ausgebildeten Flecks wird das Abtastlicht durch das Trägermaterial so gestreut, daß der gemessene Absorptionswert nicht proportional zu der Konzentration oder Menge der in dem Fleck enthaltenen Substanz ist. Die Linearisiereinheit ist so ausgelegt, daß sie das Absorptions- oder Reflexionsabsorptionssignal kompensiert, wodurch das Signal zur wahren Absorption oder Reflexionsabsorption der abgesonderten Probenkomponente in dem Dünnschichtchromatographiefleck unter Messung proportional wird. Hinsichtlich einer ausführlichen Erläuterung des Verfahrensprinzips und des Aufbaus der Linearisiereinheit 31 wird auf die US-PS 3 994 587 verwiesen.

Das Ausgangssignal S1 der Linearisiereinheit 31 wird über

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ein Schaltglied SWG an einen Integrator 32 einerseits und an einen Eingangsanschluß IN1 einer Integrationssteuereinheit 33 andererseits angelegt, an dessen zweiten Eingangsanschluß IN2 von dem Steuersignalgenerator 30 ein Steuersignal so angelegt ist, daß die Integrationssteuereinheit 33 das Schaltglied SWG zum Beginnen oder Beenden der Funktion des Integrators 32 öffnet oder schließt. Das Ausgangssignal des Integrators 32 ist an ein Aufzeichnungsgerät 34 angelegt.

Die Einzelheiten der Integrationssteuereinheit 33 werden anhand eines Beispiels in Fig. 4 gezeigt. Das an den Anschluß IN1 angelegte Signal S1 ist an eine Abfrage/ Speicherschaltung 41 angelegt, die mit einem Steuereingangsanschluß 41a, an den ein Abfragebefehlssignal angelegt wird, und einem weiteren Eingangsanschluß 41b versehen ist, an den ein Rücksetzsignal angelegt wird.

Das Ausgangssignal der Abfrage/Speicherschaltung 41 ist einerseits an einen Eingang eines Vergleichers 42 und andererseits an den Eingang einer zweiten Abfrage/Speicherschaltung 43 angelegt. Die Abfrage/Speicherschaltung 43 ist mit einem Steuereingangsanschluß 4 3a versehen, an den eine monostabile Kippstufe 45 ein Abfragebefehlssignal anlegt. Das Ausgangssignal der Kippstufe 45 ist ferner an eine monostabile Kippstufe 46 angelegt, deren Ausgangssignal als Rücksetzsignal an den Eingangsanschluß 41b der Abfrage/ Speicherschaltung 41 gelegt wird.

Das Signal S1 an dem Eingangsanschluß IN1 ist ferner an den Vergleicher 4 2 angelegt, dessen Ausgangssignal als Abfragebefehlssignal an den Eingang 41a der Abfrage/Speicher-* schaltung 41 angelegt ist. Das Ausgangssignal des Vergleichers 42 ist ferner an eine monostabile Kippstufe 44 ange- legt, deren Ausgangssignal an einen Steuereingangsanschluß 51a

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eines Vergleichers 51 angelegt ist.

Eine Pegeleinstellschaltung 50 legt ein dem vorstehend genannten Pegel Vc entsprechendes Bezugspegelsignal an einen Eingang des Vergleichers 51, an dessen anderen Eingang das Signal S1 an dem Anschluß IN1 angelegt ist. Der Vergleicher 51 vergleicht die beiden Eingangssignale S1 und Vc und erzeugt ein Ausgangssignal an einem von zwei Ausgangsanschlilssen 51b und 51c in Abhängigkeit davon, welches der beiden Signale das andere übersteigt. Die Signale an den Anschlüssen 51b und 51c werden an ein R-S-Flip-Flop 52 angelegt.

Das Ausgangssignal der Abfrage/Speicherschaltung wird mittels einer Glättschaltung 47 geglättet bzw. gesiebt und an einen Differenzierer 48 angelegt, dessen differenziertes Ausgangssignal an einen Polaritätsdiskriminator 49 angelegt wird.

Anhand der Fig. 5 wird nun die Funktion der in Fig. gezeigten Schaltung beschrieben. Die Fig. 5 zeigt die Kurvenformen des Eingangssignals an dem Anschluß IN2 und der Ausgangssignale aus unterschiedlichen Elementen in Fig. 4, wobei die Zeit an der Abszisse angetragen ist..

Das Signal (a) ist ein Abtaststrahl-Positionssignal,

das von dem vorstehend genannten Steuersignalgenerator erzeugt wird, welcher in Zusammenhang mit der Zick-Zack-Bewegung der Dünnschichtchromatographie-Platte arbeitet.

Der Steuersignalgenerator ist so ausgelegt, daß das Signal

(a) "1" ist, wenn bei der Abtastung mittels des Lichtstrahls auf der Zick-Zack-Bahn das Licht von dem Probenfleck zu erfassen ist, während das Signal (a) "0" ist, wenn das Licht von der Dünnschichtchromatographie-Platte außerhalb des Fleckens nicht erfaßt werden soll. Die Zeitdauer, während

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der das Signal (a) auf "1" bleibt, ist entsprechend dem Zustand der Entwicklung des Fleckens vorherbestimmt.

Das Signal (b) ist das Ausgangssignaides Vergleichers 42. Wenn das Signal (b) "1" ist, bewirkt es, daB die

Abfrage/Speicherschaltung 41 das Signal SI abfragt, während ein Signal (b) mit "O" bewirkt, daß die Abfrage/Speicherschaltung 41 den abgefragten Wert des Signals S1 hält bzw. speichert. 10

Die monostabilen Kippstufen 44, 45 und 46 erzeugen Ausgangsimpulse mit einer vorbestimmten Breite oder Zeitdauer, wenn ihre Eingangssignale von "1" auf "O" wechseln. Die Ausgangssignale der Kippstufen sind jeweils bei (c), (d) bzw. (e) gezeigt.

Das Signal (f) wird an dem Ausgangsanschluß 51b des Vergleichers 51 erzeugt, während das Signal (g) an dem Ausgangsanschluß 51c desselben erzeugt wird. 20

Das Signal (h) wird durch das Flip-Flop 52 im Ansprechen auf die Signale (f) und (g) erzeugt.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird das Signal si, das von der Linearisiereinheit 31 erzeugt wird, während der Lichtstrahl die Dünnfilmchromatographie-Platte abtastet, über den Anschluß IN1 an die Abfrage/Speicherschaltung 41 und zugleich an einen Eingang des Vergleichers 42 angelegt, an dessen anderen Eingang das Ausgangssignal der Abfrage/Speicherschaltung 41 angelegt ist. Solange das Ausgangssignal der Abfrage/Speicherschaltung 41 geringer als das Eingangssignal S1 ist, erzeugt der Vergleicher 42 ein Ausgangssignal, das an den Steueranschluß 41a der Abfrage/ Speicherschaltung 41 so angelegt wird, daß der Abfragevorgang fortgeführt wird, bis der Maximalwert des Eingangs-

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signals S1 bei dem jeweiligen Zug bzw. Takt der Zick-Zack-Abtastung erreicht 1st.

Das Abtaststrahl-Positionssignal (a) an dem Eingangsanschluß IN2 ist an die monostabile Kippstufe 4 5 angelegt. Wenn das Signal (a) von "1" auf "0" wechselt, erzeugt die Kippstufe 4 5 einen Ausgangsimpuls vorbestimmter Breite oder Dauer, d. h. das Signal (d) wird "1". Dieses Signal ist an den Eingangsanschluß 43a der zweiten Abfrage/Speicherschaltung 43 angelegt, die den Maximalwert des während des Abtastzugs oder -hubs gemessenen Signals speichert bzw. hält.

Das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 45 ist ferner an die monostabile Kippstufe 46 angelegt, so daß beim Wechseln des Ausgangssignals (d) der Kippstufe 4 5 von "1" auf "0" das Ausgangssignal (e) der Kippstufe 4 6 von "0" auf "1" wechselt, wobei dieses Ausgangssignal "1" als Rücksetzsignal an die erste Abfrage/Speicherschaltung 41 angelegt wird. Auf diese Weise wird die erste Abfrage/ Speicherschaltung 41 rückgesetzt, nachdem der Maximalwert des Signals S1 bei dem Abtastzug in der zweiten Abfrage/ Speicherschaltung 43 gespeichert bzw. festgehalten ist.

Bei jedem der nachfolgenden Züge bei der Abtastung wird derselbe Vorgang wiederholt, so daß die Abfrage/Speicherschaltung 43 ein stufenförmiges Ausgangssignal gemäß der Darstellung bei S3 in Fig. 2 erzeugt. Dieses stufenförmige Ausgangssignal wird Über die Glättschaltung 47 geleitet, so daß es zu dem Hüllkurvensignal S2 wird, das mittels des Differenzierers 48 differenziert wird.

Der Diskriminator 49 unterscheidet zwischen positiver und negativer Polarität des differenzierten Ausgangssignals und erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die Polarität seines

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Eingangssignals vom Negativen zum Positiven wechselt. Das heißt, der Diskriminator 49 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn ein Talpunkt zwischen zwei aufeinanderfolgende Spitzen in der Hüllkurve erfaßt worden ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die beiden Abfrage/Speicherschaltungen 41 und 43, der Vergleicher 42, die monostabilen Kippstufen 45 und 46 und die Glättschaltung 47 einen Hüllkurvengenerator 40 bilden.

Das Signal S1 ist ferner an einen Eingang des Vergleichers 51 angelegt, an dessen anderen Eingang die Pegeleinstellschaltung 50 ein Pegeleinstellsignal Vc einer vorbestimmten Spannung anlegt. Der Vergleicher 51 vergleicht die beiden Eingangssignale S1 und Vc nur dann, wenn an seinem Steuereingangsanschluß 51a das angelegte Signal (c) zu "1" wird, d. h. nur dann, wenn der Maximalwert des Signals S1 in dem gerade laufenden Abtastzug ermittelt

worden ist. 20

Wenn der Maximalwert des Signals S1 höher als der Pegel Vc ist, erzeugt der Vergleicher 51 an dem Ausgangsanschluß 51b einen Ausgangsimpuls einer vorbestimmten Breite oder Dauer, d. h. das Signal (f) wird zu "1", so daß das Ausgangssignal (h) des Flip-Flops 52 zu "1" gemacht wird. Selbst wenn nachfolgende Impulse über den Anschluß 51b an das Flip-Flop angelegt werden, wird dessen Ausgangssignal nicht zu "0", sondern bleibt "1".

Wenn der Maximalwert des Signals S1 niedriger als der Pegel Vc ist, erzeugt der Vergleicher 51 an dem Ausgangsanschluß 51c ein Ausgangssignal einer vorbestimmten Breite oder Dauer, d. h. das Signal (g) wird zu "1" and ändert das Ausgangssignal (h) des Flip-Flops 52 auf "0". Selbst wenn nachfolgende Impulse über den Ausgangsanschluß 51c

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an das Flip-Flop 52 angelegt werden, wird dessen Ausgangssignal nicht zu "1", sondern bleibt auf "O".

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Pegeleinstellschaltung 50, der Vergleicher 51 und das Flip-Flop 52 eine Vorrichtung 53 zum Vergleichen des Maximalwertes des Signals S1 bei jedem Abtastzug mit einem vorbestimmten Wert bilden.

Das Ausgangssignal "1" des Flip-Flops 52 wird an das

Schaltglied SWG angelegt und schaltet dieses durch, so daß das Ausgangssignal S1 aus der Linearisiereinheit 31 an den Integrator 32 angelegt wird, der das Signal S1 integriert. Der integrierte Wert wird an dem Aufzeichnungsgerät 34 ab gelesen. Wie vorstehend beschrieben ist, erzeugt der Dis kriminator 49 einen Ausgangsimpuls einer vorbestimmten kurzen Breite oder Dauer, wenn der Talpunkt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spitzen in der Hüllkurve erfaßt worden ist. Der Ausgangsimpuls setzt den Integrator 32 zurück, so daß die Integration des durch die vorhergehende Spitze oder Komponente in dem Fleck verursachten Meßsignals rückgesetzt wird, woraufhin der Integrator die Integration des gemessenen Signals beginnt, das durch die nachfolgende Spitze oder Komponente in dem Fleck verursacht ist.

Wenn das Signal S1 kleiner als der Pegel Vc wird, wird das Ausgangssignal des Flip-Flops 52 zu "0", so daß das Schaltglied SWG öffnet und dadurch die Integration des Signals S1 dieser Spitze beendigt wird.

Das Ausgangssignal des Flip-Flops 52 ist ferner an eine monostabile Kippstufe 54 angelegt, die ein Ausgangssignal zum Rücksetzen des Integrators 32 erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Flip-Flops 52 von "1" auf "0" wechselt.

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Für einen gesicherten Vergleichs- bzw. Diskriminiervorgang können die Vergleicher 42 und 51 und der Diskriminator 49 vorteilhaft eine geeignete Hysterese-Eigenschaft haben. Der Diskriminator 49 kann auch einen unempfindlichen Bereich um 0 Volt herum haben, damit eine Fehlfunktion des Diskriminators vermieden ist, wenn das differenzierte Signal nahe 0 Volt liegt.

Das Densitometer kann nicht nur zum Messen von Licht, das durch die Probe durchgelassen oder von ihr reflektiert oder gestreut wird, sondern auch einer Fluoreszenz von der Probe verwendet werden. Wenn die Fluoreszenz gemessen wird, wird die Linearisiereinheit weggelassen oder ausgeschaltet.

Mit der Erfindung ist ein Densitometer für die quantitative Bestimmung von Gehaltswerten eines Probenflecks auf einer Dünnschichtchromatographie-Platte o. dgl. geschaffen, bei dem der Fleck in einer Zick-Zack-Bahn mittels eines Lichtstrahls mit einem sehr kleinen Querschnitt abgetastet wird. Die Spitzen der Signale, die bei den einzelnen Zügen oder Hüben der Zick-Zack-Abtastung quer über den Fleck gemessen werden, werden zu einem Hüllkurvensignal zusammengefaßt, das differenziert wird. Durch den Wechsel der Polarität des differenzierten Signals wird der Talpunkt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spitzen in der Hüllkurve erfaßt, so daß die Integration des gemessenen Signals aus einer jeden der Komponenten in dem Probenfleck getrennt von der Integration des gemessenen Signals aus den anderen Komponenten

durchgeführt wird. 30

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Claims

TlEDTKE - BüHLING " KlNNE - GrUPF

/■'

Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne Dipl.-Ing. Grupe

2738575 Bavariaring 4, Postfach 20 24

8000 München 2 Tel.:(089)5396 53-56 Telex:5 24 845tipat

cable. Germaniapatent München 26. August 1977

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case Shimadzu-48

Patentansprüche

_v Densitometer, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (L, MR, MS) zur Abgabe monochromatischen Lichts, eine Vorrichtung (24) zur Aufnahme einer zu messenden

Probe, eine optische Einrichtung (22, m1 bis m7)

zum Projizieren des monochromatischen Lichts auf die Probe, eine Vorrichtung zum Herbeiführen einer relativen Zick-Zack-Bewegung zwischen dem Licht und der Probe, eine fotoelektrische Einrichtung (PMR, PMT), die Licht von der Probe aufnimmt und ein entsprechendes erstes elektrisches Signal erzeugt, eine Integriereinrichtung (32) zum Integrieren des ersten elektrischen Signals, eine Gebereinrichtung (40) für die Aufnahme des ersten elektrischen Signals zum Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals, das einer die Spitzen des ersten elektrischen Signals bei den Zügen der Zick-Zack-Abtastung verbindenden Hüllkurve entspricht, eine Einrichtung (48) zum Differenzieren des zweiten elektrischen Signals für die

Erzeugung eines differenzierten Ausgangssignals, eine

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Diskriminatorvorrichtung (49), die zur Erzeugung eines Steuersignals zwischen positiver und negativer Polarität des differenzierten Ausgangssignals unterscheidet, und eine Steuervorrichtung (SWG) zur Steuerung der Funktion der Integriervorrichtung mittels des Steuersignals in der Weise, daß die Integriervorrichtung das durch eine jeweilige Komponente der Probe verursachte erste elektrische Signal jeweils getrennt integriert.
2. Densitometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebervorrichtung (40) fUr das zweite elektrische Signal eine erste Vorrichtung (41) zum Abfragen und Halten des Maximalwerts des ersten elektrischen Signals, der während eines jeden Zugs der Zick-Zack-Abtastung erzeugt wird, eine zweite Vorrichtung (43) zum Abfragen und Halten der mittels der ersten Vorrichtung abgefragten und gehaltenen Maximalwerte und eine Vorrichtung (47) zum Glätten des Ausgangssignals der zweiten Vorrichtung aufweist, die das zweite elektrische Signal erzeugt.
3. Densitometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsvorrichtung (53) vorgesehen ist, die jede der Spitzen des ersten elektrischen Signals mit einem vorbestimmten Pegel vergleicht und ein zweites Steuersignal erzeugt, wenn eine Spitze den vorbestimmten Pegel übersteigt, und das die Steuervorrichtung (SWG) zum Steuern der Funktion der Integriervorrichtung diese Funktion mittels der Steuersignale in der Weise steuert, daß die Integriervorrichtung (32) die durch jeweilige Komponenten der Probe erzeugten ersten elektrischen Signale voneinander getrennt integriert.

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4. Densitometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsvorrichtung (53) eine Vorrichtung (50) zur Abgabe eines vorbestimmten Pegels, eine Vorrichtung (51) zum Vergleichen des Maximalwerts des ersten elektrischen Signals, das bei den jeweiligen Abtastzügen erzeugt 1st, mit dem vorbestimmten Pegel, die ein erstes Ausgangssignal erzeugt, wenn der Maximalwert den vorbestimmten Pegel Überschreitet, und ein zweites Ausgangssignal erzeugt, wenn der Pegel den Maximalwert Überschreitet, und eine Vorrichtung (52) aufweist, die Im Ansprechen auf das erste Ausgangssignal das zweite Steuersignal erzeugt.
5t Densitometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kompensationsvorrichtung (31) zum Kompensieren des ersten elektrischen Signals gegen eine Nichtlinearität, die durch Streuung des auf die Probe projizierten monochromatischen Lichts verursacht ist.
6. Densitometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Korrekturvorrichtung (39) zum Korrigieren der Grundlinie des ersten elektrischen Signals.
7. Densitometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausgabevorrichtung (34) zur Ausgabe des Ausgangssignals der Integriervorrichtung (32).
8. Densitometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung des monochromatischen Lichts ein Paar von Monochromatoren (MR, MS) aufweist, die jeweils monochromatisches Licht (LR, LS) mit unterschiedlichen Wellenlängen er-

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zeugen, daß die optische Einrichtung einen Zerhacker (22) aufweist, der die abwechselnde Erzeugung der beiden Lichtstrahlen verursacht, und daß die optische Einrichtung bewirkt, daß die beiden abwechselnden Lichtstrahlen entlang eines gemeinsamen Weges geleitet und senkrecht auf die Probe (B) projiziert werden.
9. Densitometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe (B) ein Fleckist, der auf einer Dünnschichtchromatographie-Platte (A) ausgebildet ist.
10. Densitometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe ein Fleck ist, der auf einem Blatt Filterpapier für Papierchromatographie entwickelt ist.
11. Densitometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe ein Fleck ist, der auf einem elektrophoretischen Trägermaterial ausgebildet ist.
12. Densitometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoelektrische Vorrichtung eine erste Fotovervielfacherrohre (PMT) für die Aufnahme des durch die Probe durchgelassenen monochromatischen Lichts und eine zweite Fotovervielfacherrohre (PMR) für die Aufnahme des von der Probe reflektierten monochromatischen Lichts aufweist.
13. Densitometer nach einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch eine zwischen die fotoelektrische Vorrichtung (PMR, PMT) und die Kompensationsvorrichtung

(31) geschaltete Umsetzvorrichtung (25) zum Umsetzen

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des Ausgangssignals der fotoelektrischen Vorrichtung In ein Absorptions- oder Reflexlonsabsorptlonssignal·
14. Densitometer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzvorrlchtung einen logarithmischen Verstärker (25) aufweist.

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