DE2754946A1 - Einrichtung zur automatischen massenspektrometrischen analyse - Google Patents

Einrichtung zur automatischen massenspektrometrischen analyse

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DE2754946A1
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DE
Germany
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control unit
signal
mass spectrometer
beams
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Application number
DE19772754946
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English (en)
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Heinz Guenther Boettger
William Jakob Dreyer
Charles Eddy Giffin
Aron Kupperman
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California Institute of Technology CalTech
Original Assignee
California Institute of Technology CalTech
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/025Detectors specially adapted to particle spectrometers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/022Circuit arrangements, e.g. for generating deviation currents or voltages ; Components associated with high voltage supply

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

  • Einrichtung zur automatischen massenspektrometrischen
  • Analyse Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen massenspektrometrischen Analyse, die insbesondere zur automatischen Analyse biologischer Stoffe eingesetzt wird und eine Anzeige identifizierter Bestandteile sowie ihrer Häufigkeit liefert.
  • Die zunehmende Erkenntnis des molekularen Ursprungs von Krankheiten hat zu einer schnellen Wissenserweiterung auf dem Gebiet des Körperstoffwechsels geführt. Deshalb ist es für den klinischen Chemiker von Interesse, daß Verfahren zur Analyse einer Vielzahl komplexer organischer Verbindungen in biologischen Stoffen wie z.B. Blut oder Urin entwickelt werden. Gegenwärtig haben die relativ hohen Kosten und der geringe Probendurchsatz die routinemäßige Anwendung derartiger Analyseverfahren allgemein verhindert.
  • Damit ein Analysierverfahren dem biomedizinischen Forscher und dem klinischen Chemiker Nutzen bringt, muß es mehrere Anforderungen erfüllen. Im Sinne der Wirtschaftlichkeit sollte es automatisch mit hoher Zuverlässigkeit arbeiten, minimale Bedienungstätigkeit oder Wartung erfordern und einen hohen Probendurchsatz ermöglichen, so daß die Kosten pro Analyse minimal gehalten werden können. Ferner sollte eine Durchführg mit sehr kleinen Probenvolumina möglich sein, wobei eine große Anzahl Verbindungen bei sehr schwacher Konzentration gleichzeitig bestimmt werden kann, wodurch Zeit und Probenmaterial gespart werden können. Es wurden zwar bereits verschiedene Verfahren zur automatischen oder halbautomatischen Probenanalyse von Blut oder Urin vorgeschlagen, Jedoch befinden sich diese noch im Anfangsstadium ihrer Entwicklung und können gegenwärtig noch nicht die vorstehenden Anforderungen erfüllen. Hierzu gehören beispielsweise die Kombination eines Gas- oder Flüssigkeitschromatographen, eines Massenspektrometers und einer Datenverarbeitungseinrichtung, also eines Rechners.
  • Zu den mit den bekannten Verfahren noch nicht gelösten Problemen gehört die gleichzeitige Umsetzung des vollständigen Ausgangasignals des Massenspektrometers innerhalb eines großenMassenbereichs in Signale, die ein Rechner zur Anzeige der analysierten Probenbestandteile und ihrer Häufigkeit nutzen kann. Ferner wurde auch das Problem der automatischen Probenverarbeitung, ihrer sukzessiven Einführung in ein Massenspektrometer und der Gesamtsteuerung eines solchen Systems im Sinne einer automatischen Arbeitsweise bei minimaler Bedienungstätigkeit und hoher Zuverlässigkeit noch nicht gelöst.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zu schaffen, die in neuartiger Weise die vorstehend aufgezeigten Anforderungen erfüllt und die automatische massenspektrometrische Analyse ermöglicht. Diese Einrichtung soll mit kleinen Probenvolumina arbeiten und eine gleichzeitige Bestimmung der Stoffbestandteile sowie ihrer Häufigkeit bei hoher Genauigkeit und hohem Probendurchsatz ermöglichen.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Diese Einrichtung enthält im wesentlichen die folgenden Einheiten: a) ein Probenverarbeitungsgerät, b) ein Massenspektrometer, c) einen elektro-optischen Ionendetektor, d) ein Datenverarbeitungsgerät.
  • Diese Einheiten werden mittels einer Steuereinheit gesteuert, die die automatische Arbeitsweise der Gesamteinrichtung gewährleistet. Das Probenverarbeitungsgerät empfängt sukzessiv zu analysierende Proben in separaten identifizierbaren Patronen. Im Probenverarbeitungsgerät werden die Proben dann in ihre charakteristischen verdunstungsfähigen Derivate umgesetzt, die im folgenden auch als verdunstungsfähige Proben bezeichnet werden. Diese werden sukzessiv verflüchtigt und in das Massenspektrometer eingeleitet. In diesem wird Jede verflüchtigte Probe zunächst zur Erzeugung eines Ionenstrahls ionisiert, der dann in separate Ionenstrahlen dispergiert wird, und zwar auf der Grundlage des Masse-Ladung-Verhältnisses der Ionen.
  • Alle Ionenstrahlen werden gleichzeitig in einer gemeinsamen Ebene fokussiert. Der elektro-optische Ionendetektor setzt zunächst die Ionenstrahlen in separate Elektronenstrahlen um,die zur Erzeugung separater Abbilder dienen.
  • Danach werden diese Abbilder in elektrische Signale umgesetzt, die dem Datenverarbeitungsgerät zugeführt und von diesem verarbeitet werden. Das Datenverarbeitungsgerät liefert dann eine Liste identifizierter Anteile der Originalprobe sowie ihrer Häufigkeit. Die Steuereinheit ist mit den verschiedenen Untereinheiten verbunden und gewährleistet die automatische Arbeitsweise der Gesamteinrichtung.
  • Zusätzlich zur Überwachung der verschiedenen Spannungen und Ströme, die den verschiedenen Teilen der Einheiten zu- geführt werden, schützt die Steuereinheit auch verschiedene Teile einiger Einheiten gegen Überlastung oder Beschädigung im Falle vom Normalzustand abweichender Betriebsbedingungen.
  • Die Steuereinheit steuert ferner die Übertragung der elektrischen Signale auf das Datenverarbeitungsgerät. Nach dieser Übertragung und nach Feststellung, daß die Probe vollständig ionisiert ist, gibt die Steuereinheit einen Befehl zur Ubertragung einer weiteren verdunstungsfähigen Probe vom Probenverarbeitungsgerät in eine Verdunstungskammer sowie zur nachfolgenden Einführung der verflüchtigten Probe in das Massenspektrometer zwecks Analyse.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Blockdarstellung einer Einrichtung nach der Erfindung, Fig. 2a bis 2c Diagramme zur Erläuterung einiger Funktionen eines elektro-optischen Ionendetektors der in Fig. 1 gezeigten Art, Fig. 3 und 4 Logikdiagramme einer Schaltung für die Steuereinheit nach Fig.1 und Fig. 5 und 6 Teildiagramme zur Erläuterung weiterer AusfUhrungsbeispiele der Erfindung.
  • In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Einrichtung nach der Erfindung dargestellt. Ein Probenverarbeitungsgerät 10 ist mit einem Probenpatronenförderer 12 verbunden.
  • Dieser empfängt zu analysierende Proben in separaten Patronen und führt sie nacheinander dem Probenverarbeitungsgerät 10 zu. Jede Patrone trägt zweckmäßig ein Identifizierungsetikett, das mit einem optischen Leser 13 ausgewertet wird, dessen Ausgangssignale einem Datenverarbeitungsgerät 15 zugeführt werden. Das Datenverarbeitungsgerät 15 speichert die Probenidentifizierung und gibt nach Analyse und Verarbeitung der Jeweiligen Probe in noch zu beschreibender Weise an seinem Ausgang die Ergebnisse für Jede zuvor identifizierte Probe ab.
  • Die Funktion des Probenverarbeitungsgerätes 10 besteht darin, daß Jede mit dem Förderer 12 zugeführte Probe automatisch in eine verdunstungsfähige Probe oder ihr charakteristisches verdunstungsfähiges Derivativ umgesetzt wird.Dieses kann dann verdunstet und danach in ein Massenspektrometer zwecks Analyse eingeführt werden.
  • Dies wird dadurch ermöglicht, daß Jede zugeführte Probe nacheinander verschiedenen chemischen Verarbeitungsstationen zugeführt wird, so daß sie in eine ihr entsprechende verdunstungsfähige Probe oder deren charakteristisches verdunstungsfähiges Derivativ umgesetzt wird, welches dann in einer separaten Patrone enthalten ist.
  • Die chemische Bearbeitung einer jeden Probe im Probenverarbeitungsgerät 10 hängt natürlich von der Art der zu analysierenden Probe ab. Zur Feststellung von Aminosäuren in einer zugeführten Probe kann man bei spielsweise Phenyl-Thiohydanton von den Aminosäuren folgendermaßen ableiten: 1) Trocknen des Inhalts einer jeden zugeführten Patrone mit Stickstoff bei verringertem Druck, 2) Kopplung der Aminosäuren mit Phenyl-Isothiocyanat, 3) Ringbildung des Kondensationsprodukts zum 2-Amino-5 thiazolinon-Derivat und 4) Isomerbildung des Thiazolinons zum Hydanton, welches das charakteristische verdunstungsfähige Derivat der Aminosäuren ist.
  • Zur Analyse von Proben und Feststellung anderer Komponenten werden natürlich andere Darstellungsarten im Probenverarbeitungsgerät angewandt, um Jede zu analysierende Probe in ihren verdungstungsfähigen Zustand (oder in ihr charakteristisches verdunstungsfähiges Derivat) umzusetzen. Der Austoß des Probenverarbeitungsgeräts 10 kann als eine Folge verdunstungsfähiger Proben angesehen werden, die in separaten Patronen enthalten sind.
  • Viele automatische Probenverabeitungsgeräte sind als sogenannte automatische Analysiergeräte bereits bekannt und handelsüblich. Daher muß das Probenverarbeitungsgerät 10 hier nicht weiter erläutert werden.
  • Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Probenverarbeitungsgerät 10 mit einer Verdampfungskammer 16 und einer Steuereinheit 20 verbunden. Hierzu ist das Probenverarbeitungsgerät 10 mit einem Patronenübergabemechanismus (nicht dargestellt) versehen. Bei Empfang eines Schrittbefehls von der Steuereinheit 20 über die Leitung 21 stößt das Probenverarbeitungsgerät 10 eine zuvor in die Verdampfungskammer 16 übergebene Patrone mit einer verdunstungsfähigen Probe aus der Verdampfungskammer aus und übergibt die nächste Patrone mit einer verdunstungsfähigen Probe danach in die Verdampfungskammer 16.
  • Wenn diese Übergabe beendet ist, gibt das Probenverarbeitungsgerät 10 ein Übergabesignal an die Steuereinheit 20 über die Leitung 22, wodurch angezeigt wird, daß sich eine neue verdunstungsfähige Probe in der Verdampfungskammer 16 befindet. Hierbei sei angenommen, daß das Probenverarbeitungsgerät 10 Jeweils eine neue verdunstungsfähige Probe zur Übergabe in die Verdampfungskammer 16 in Abständen von wenigen Minuten, beispielsweise zwei Minuten, bereitstellt.
  • Die Verdampfungskammer 16 enthält eine nicht dargestellte Heizvorrichtung. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist sie über ein Steuerventil 25 mit einer Quelle für Spülgas 24 verbunden. Die Steuereinheit 20 schaltet bei Empfang des Übergabesignals auf der Leitung 22 die Heizvorrichtung der Verdampfungskammer 16 mittels eines Signals ein, das dieser über die Leitung 27 zugeführt wird. Dadurch wird die in der Verdampfungskammer 16 befindliche Probe verdampft. Zusätzlich schaltet die Steuereinheit 20 über die Leitung 28 das Steuerventil 25 derart, daß Spülgas aus der Quelle 24 in die Verdampfungskammer 16 strömt und die verflüchtigte Probe in die Leitung 30 be- fördert, über die sie in die Ionisationskammer 31 eines Massenspektrometers 35 befördert wird. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind Ventile 36 und 37, die jeweils mit einer Ventilsteuerung 38 bzw. 39 verbunden sind, zwischen der Verdampfungskammer 16 und der Ionisationskammer 31 angeordnet. Die Funktion dieser Ventile 36 und 37 wird im folgenden noch beschrieben. Sie dienen zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. Strömungsmenge der verflüchtigten Probe in die Ionisationskammer 31. Ein Separator kann vorgesehen sein, um möglichst viel Spülgas aus dem Gemisch auszusondern, das der Ionisationskammer 31 zugeführt wird, so daß nur die verflüchtigte Probe mit einem minimalen Anteil an Spülgas in die Ionisationskammer 31 gelangt.
  • Das Massenspektrometer 35 sei ein doppelt fokussierendes Gerät mit einem elektrischen Sektor 41 und einem magnetischen Sektor 42. Ferner enthält es eine Stromversorgung 43, die die erforderlichen Ströme und Spannungen für die Ionisationskammer 31, die Sektoren 41 und 42 und eine Pumpe 45 liefert. Massenspektrometer dieser Art sind im Handel erhältlich. In ihnen treten die in der Ionisationskammer 31 ionisierten Moleküle in den elektrischen Sektor 41 ein und verlassen diesen als ein Ionenstrahl mit Ionen eines bestimmten Energiebereichs. Wenn dieser Ionenstrahl in den magnetischen Sektor 42 eintritt, so wird er in mehrere Einzelstrahlen entsprechend dem Masse-Ladung-Verhältnis der Ionen unterteilt. Typisch enthält jeder Ionenstrahl Ionen unterschiedlicher atomarer Masseneinheiten.
  • Alle derartigen nach der Teilung erhaltenen Ionenstrahlen werden in der Brennebene des Massenspektrometers am Austrittsende des magnetischen Sektors 42 fokussiert.
  • In einem Massenspektrometer bekannter Art wird eine fotografische Platte in der Brennebene angeordnet und den verschiedenen Ionenstrahlen ausgesetzt. Danach wird sie entwickelt. Die Bestrahlungspunkte auf der Platte geben die Komponenten der analysierten Probe an, während die Bestrahlungsstärken, die den Strahlstärken entsprechen, die Jeweilige Häufigkeit der verschiedenen festgestellten Komponenten angeben.
  • Im Gegensatz zur bisherigen Technik, bei der die fotografische Platte durch die dispergierten Ionenstrahlen in der Brennebene beaufschlagt wurde, wird bei einer Einrichtung nach der Erfindung ein elektro-optischer lonendetektor 50 zur Auswertung der dispergierten Ionenstrahlen verwendet und erzeugt automatisch elektrische Signale, die die ausgewerteten Komponenten der analysierten Proben sowie deren Mengen angeben. Der elektro-optische Ionendetektor 50 enthält einen Mikrokanal-Elektronenvervielfacher 52. Die Vorderseite 53 dieses Elektronenvervielfachers 52 ist in der Brennebene des Massenspektrometers angeordnet, die Rückseite 54 hat einen Abstand zu einer Leuchtstoffplatte 56. Eine Stromversorgung 58 liefert eine Spannung an den Elektronenvervielfacher 52 sowie an dessen Rückseite 54 und die Leuchtstoffplatte 56. Der Elektronenvervielfacher 52 ist in der Brennebene so angeordnet, daß die Ionen separater Ionenstrahlen gleichzeitig in die Mikrokanäle des Elektronenvervielfachers 52 eintreten. In diesen erzeugen die Ionen Sekundärelektronen, die an der Rückseite 54 in Form separater Elektronenstrahlen austreten, welche in Richtung zur Leuchtstoffplatte 56 beschleunigt werden und auf dieser Abbilder erzeugen.
  • Diese Eigenschaft des elektro-optischen Ionendetektors 50 kann nun weiter anhand der Figuren 2a und 2b erläutert werden. Fig. 2a zeigt den magnetischen Sektor 42, gesehen vom Elektronenvervielfacher 52 aus. In Fig. 2a sind Magnetpolschuhe 60a und 60b gezeigt, die einen Abstand zueinander haben und einen Spalt 61 bilden, in dem Ionenstrahlen 62 bis 67 in einer Verteilung längs einer Achse X und fokussiert in der Brennebene gezeigt sind. In einem bekannten Massenspektrometer können viele Ionengruppen gleichzeitig innerhalb eines großen Massenbereichs von 36:1 und beispielsweise mit 28 bis 1000 atomaren Masseneinheiten bei guter Auflösung von mehr als 100 Linien/Millimeter ausgewertet werden. Die Ionenstrahlen können in der X-Achse über eine Länge der Größenordnung von 360 mm dispergiert werden. Die Strahlen haben gleichmäßige Höhe. Allgemein wird eine nicht dargestellte Maske nahe der Brennebene angeordnet, um die Höhe der Strahlen geringer als die Spaltbreite einzustellen. Beispielsweise ergibt sich dann eine Höhe von nur 0,4 mm. In Fig. 2a sind nur sechs Ionenstrahlen 62 bis 67 gezeigt, die in Richtung der X-Achse dispergiert sind. Diese Ionenstrahlen werden durch den Elektronenvervielfacher 52 in Elektronenstrahlen umgesetzt, die wiederum entsprechende Abbilder 62a bis 67a auf der Leuchtstoffplatte 56 erzeugen, wie sie in Fig. 2c gezeigt sind. Die Intensität eines jeden Abbildes steht in direktem Zusammenhang mit der Intensität des entsprechenden Ionenstrahls. Bei einer angegenommenen Strahlenhöhe von 0,4 mm und einer Dispersion in Richtung der X-Achse von 360 mm sollte die Leuchtstoffplatte 56 mindestens 360 mm lang und mindestens 0,4 mm breit sein. Die Abbilder werden auf der Leuchtstoffplatte 56 dann in einem Bereich von 0,4 mm x 360 mm = 144 mm2 erzeugt.
  • Der elektro-optische Ionendetektor 50 enthält Lichtleiter 70 in Form von Lichtleitfasern oder Lichtleitstäben (Fig. 1), die auch als Faseroptik bezeichnet werden. Falls erwünscht, können die Spitzen der Lichtleiter 70, die der Rückseite 54 des Elektronenvervielfachers 52 zugewandt sind, mit Leuchtstoff beschichtet sein, so daß eine Leuchtstofffläche an Stelle der Leuchtstoffplatte 56 gebildet wird.
  • Im folgenden wird jedoch eine separate, mit Leuchtstoff versehene Platte 56 vorausgesetzt. Der elektro-optische Ionendetektor 50 enthält ferner eine optische Anordnung 72, die eine Verschluß- und Blendenvorrichtung 73 sowie eine Optik 74 umfaßt. Ferner ist eine Bildaufnahmeröhre 75 mit einem Schirm 76 vorgesehen, der quadratisch sein kann. Die Lichtleiter 70, die in Kontakt mit der Leuchtstoffplatte 56 stehen, setzen das länglich-rechteckförmige Bildformat der Leuchtstoffplatte 56 nach Fig. 2b in ein quadratisches Bildformat um, das dem Schirm 76 angepaßt ist. Die Abbilder auf der Leuchtstoffplatte 56 werden über die Lichtleiter 70 und die optische Anordnung 72 auf den Schirm 76 übertragen. Wenn beispielsweise der aktive Bildaufnahmeschirm 76 ein Format von 12,7 mm x 12,7 mm und damit eine Fläche von 161 mm2 hat, so umfaßt er 2,5 x 105 Bildelemente. In diesem Falle ist eine 28-fache Faseroptik erforderlich, um die Bilder in 28 verschiedenen Zeilen auf die Schirmfläche zu übertragen.
  • Fig. 2c zeigt eine vereinfachte Darstellung des Schirms 76, auf den die Bilder 62a bis 67a in verschiedenen Zeilen übertragen sind.
  • Eine Bildaufnahmeröhre bzw. eine Kamera ist eine Anordnung, mit der die auf den Bildschirm übertragenen Bilder in entsprechende elektrische Signale umgesetzt werden können, indem der Bildschirm abgetastet wird. Nachdem die Bilder in elektrischqSignale umgesetzt sind, was aus als Lesevorgang bezeichnet werden kann, wird der Bildaufnahmeschirm von den einwirkenden Bildern gelöscht, so daß er mit neuen Bilder beaufschlagt werden kann.
  • Die Bildaufnahmeröhre 75 setzt also die auf ihrem Schirm 76 vorhandenen Bilder in elektrische Signale um, die dem Datenverarbeitungsgerät 15 zugeführt werden. Die dort empfangenen Signale, die die Lage der Bilder auf dem Bildempfangsschirm 76 sowie ihre Intensitäten angeben, werden dann verarbeitet. Das Datenverarbeitungsgerät 15 liefert Ausgangssgrößen, die die identifizierten Bestandteile der analysierten Probe abhängig von den Bildorten entsprechend Ionen unterschiedlicher atomarer Masseneinheiten sowie die Häufigkeit dieser Anteile abhängig von den Bildintensitäten angeben.
  • Bei einer Einrichtung nach der Erfindung werden also verdunstungsfähige Proben nacheinander zur Verdunstung gebracht und danach mit dem Massenspektrometer 35 analysiert, dessen Ausgangsgrößen in Form dispergierter Ionenstrahlen unterschiedlicher Intensitäten die Bestandteile der Proben sowie deren Mengen bzw. Ergiebigkeiten angeben. Die separaten Ionenstrahlen werden gleichzeitig umgesetzt, und zwar zunächst in Elektronenstrahlen und danach in entsprechende Photonen-Abbilder. Diese wirken auf den Schirm einer Bildaufnahmeröhre ein, die wiederum die Abbilder in elektrische Signale umsetzt, welche dem Datenverarbeitungsgerät zugeführt werden.
  • Das Datenverarbeitungsgerät 15 enthält zweckmäßig einen Datenspeicher, so daß es Signale von der Bildaufnahmeröhre 75 als Ergebnis einer Probenanalyse aufnehmen kann und trotzdem noch Signale verarbeitet, die von einer zuvor analysierten Probe stammen. Die übrige Einrichtung wird jedoch so gesteuert, daß die Jeweilige Probe nach ihrem Eintritt in die Verdampfungskammer 16 dort verbleibt, bis sie analysiert ist und die elektrischen Signale von der Bildaufnahmeröhre 75 zum Datenverarbeitungsgerät 15 übertragen sind und die Bildaufnahmeröhre 75 für eine neue Bildeinwirkung bereit ist. Erst dann wird eine neue Probe in die Verdampfungskammer 16 eingeführt. Da ferner die Menge der verdunstungsfähigen Proben unterschiedlich sein kann, muß die Einrichtung so gesteuert werden, daß besonders empfindliche Teile gegen Beeinträchtigung durch solche Mengenänderungen geschützt werden. Beispielsweise muß die Ionisationskammer 31 gegen eine zu starke Strömungsgeschwindigkeit der zu ionisierenden verflüchtigten Probe geschützt werden, damit sie nicht mit ionisierbarem Material gesättigt wird. Der Bildaufnahmeschirm 76 der Bildaufnahmeröhre 75 muß gegen Überbelichtung geschützt werden, ferner muß der Elektronenverviel- facher 52 gegen zu starke Ionenströme geschützt werden, durch die er bei Dauereinwirkung beschädigt werden könnte.
  • Die verschiedenen zur automatischen Betriebsweise erforderlichen Steuerungen erfolgen durch die Steuereinheit 20, die anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben wird.
  • Zuvor wird jedoch nochmals Bezug auf Fig. 1 genommen, wo eine Ionenstrahl-Stromsonde 80 zwischen dem elektrischen und dem magnetischen Sektor des Massenspektrometers 35 dargestellt ist. Die Funktion dieser Sonde 80 besteht darin, den Strom im gesamten Ionenstrahl zu messen, bevor er in mehrere Einzelstrahlen innerhalb des magnetischen Sektors 42 dispergiert wird. Die Sonde 80 ist mit der Steuereinheit 20 über eine Leitung 82 verbunden. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Leitung 82 mit Strahlstrommonitoren A und B verbunden, die im folgenden als Monitore A und B bezeichnet werden.
  • Der Monitor A liefert abhängig von dem Signal der Sonde 80 ein Ausgangssignal auf einer Leitung 83, das den Augenblicks-Spitzenstrom im Ionenstrahl angibt. Der Monitor B arbeitet integrierend und liefert auf einer Leitung 84 ein Ausgangssignal, das den integrierten Stromwertausgehend von einem Zeitpunkt angibt, zu dem der Monitor B rückgestellt wurde. Solche Monitore sind erhältlich und oft in bekannte Massenspektrometer eingebaut. In Fig. 3 ist der Augenblickstromwert des Monitors A mit 1B und der integrierte Stromwert des Monitors B mit II bezeichnet.
  • Wie noch beschrieben wird, wird der integrierte Stromwert zum Schutz des Bildaufnahmeschirms 76 gegen Uberbelichtung ausgenutzt.
  • Wie bereits erläutert, wird bei Übergabe einer verdunstungsfähigen Probe in die Verdampfungskammer 16 aus dem Probenverarbeitungsgerät 10 ein Übergabesignal über die Leitung 22 an die Steuereinheit 20 abgegeben. Diese enthält zwei monostabile Schaltungen 86 und 87 sowie einen Taktgenerator 90. Jede dieser Schaltungen wird durch das Ubergabesignal auf der Leitung 22 angesteuert. Die monostabile Schaltung 86 liefert einen Impuls 86a einer Länge t1 auf der Leitung 27, durch den die Heizvorrichtung in der Verdampfungskammer 16 für die Zeit t1 eingeschaltet wird. Die monostabile Schaltung 86 liefert einen Impuls 87a einer Länge t2 auf der Leitung 28, wodurch das Ventil 25 (Fig. 1) für die Zeit t2 so geschaltet wird, daß Spülgas aus der Quelle 24 in die Verdampfungskammer 16 strömt. Falls erwünscht, kann die monostabile Schaltung 87 nach der monostabilen Schaltung 86 eingeschaltet werden, indem eine Verzögerungsschaltung zwischen der monostabilen Schaltung 87 und der Leitung 22 vorgesehen wird. Eine solche Verzögerung kann günstig sein, um zu gewährleistet, daß das Spülgas nur dann in die Verdampfungskammer 16 strömt, wenn ein Teil der Probe bereits verflüchtigt ist. Eine Verflüchtigungszeit in der Größenordnung von 15 Sekunden oder weniger kann ziemlich leicht erreicht werden. Wenn die Probe verflüchtigt ist, so strömt sie aus der Verdampfungskammer 16 über die Leitung 30 in die Ionisationskammer 31, wo sie ionisiert wird. Der Augenblick-Strahlstrom 1B wird laufend überwacht, indem er mit einem Schwellenwert IT in einem Vergleicher 92 verglichen wird. Das Ausgangssignal des Vergleichers 92 auf der Leitung 92a ist immer dann ein Oben-Signal, wenn IB> 1T und immer dann ein Unten-Signal, wenn I<IT ist.
  • Wenn die Ionisation stattfindet und 1B zunimmt, so daß IB5IT ist, so führt die Leitung 92a ein Oben-Signal, wodurch eine bistabile Schaltung 94 so gesetzt wird, daß ihr Ausgang Q, der mit einem UND-Glied 96 verbunden ist, ein Oben-Signal führt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist der Vergleicherausgang 92a mit einem Inverter 98 verbunden, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 96 verbunden ist. Solange IB>IT ist, führt der Inverter 98 ein Unten-Ausgangssignal, wodurch das UND-Glied 96 gesperrt ist. Wenn Jedoch die Probe ionisiert ist und durch den elektrischen Sektor 41 in den magnetischen Sektor 42 geführt wurde, so fällt der Strahlstrom ab. Ist IB4IT, was nach praktisch vollständiger Ionisation der Probe eintritt, so führt der Inverter 98 ein Oben-Ausgangssignal, wodurch das UND-Glied 96 durchgeschaltet wird.
  • Dadurch wird über ein ODER-Glied 100 eine bistabile Schaltung 102 gesetzt, so daß deren Ausgang Q bzw. die Leitung 103 ein Oben-Signal führt. Dieses Signal ist ein LESEN-Signal, das der Bildaufnahmeröhre 75 zugeführt wird.
  • Gesteuert durch dieses Signal tastet die Bildaufnahmeröhre 75 ihren Bildschirm 76 in bekannter Weise ab und setzt die Bilder in elektrische Signale um, die dem Datenverarbeitungsgerät 15 in bereits beschriebener Weise zugeführt werden. Ist der Lesevorgang beendet und die Bildschirmfläche ausreichend gelöscht, so daß sie zur erneuten Belichtung bereitsteht, so wird ein Signal LESEN BEENDET von der Bildaufnahmeröhre 75 über die Leitung 104 an die Steuereinheit 20 gegeben. Dieses Signal stellt die bistabile Schaltung 102 zurück, so daß ihr Ausgang Q ein Oben-Signal auf der Leitung 106 abgibt. Diese Leitung ist mit einem Eingang eines UND-Gliedes 110 verbunden. Ein weiterer Eingang dieses UND-Gliedes 110 wird mit dem Ausgangssignal eines Inverters 112 angesteuert, das ein Oben-Signal ist, wenn IB<IT ist. Ein dritter Eingang des UND-Gliedes 110 wird mit dem Ausgangssignal der Taktschaltung 90 angesteuert, die mit der Leitung 22 verbunden ist.
  • Der Probendurchsatz der Einrichtung hängt in erster Linie von der Geschwindigkeit ab, mit der das Probenverarbeitungsgerät 10 verdunstungsfähige Proben an die Verdampfungskammer 16 liefern kann. Die Verdampfung der Jeweiligen Probe, ihre Ionisation und die Dispersion im Massenspektrometer 35 sowie die von der Bildaufnahmeröhre 75 benötige Zeit zum Lesen des belichteten Bildschirms erfordern insgesamt weniger als eine Minute. Unter der Annahme Jedoch, daß die Geschwindigkeit, mit der verdunstungs- fähige Proben vom Probenverarbeitungsgerät 10 geliefert werden können, einer Probe nach jeweils zwei Minuten entspricht, ist die Taktschaltung 90 ein zwei Minuten Zeitgeber, der einen Impuls am Ende eines Zeitraums von jeweils zwei Minuten liefert. Der erste derartige Zeitraum beginnt mit dem Ubergabesignal des Probenverarbeitungsgeräts 10 auf der Leitung 22.
  • Am Ende des ersten Zeitraums von zwei Minuten liefert die Taktschaltung 90 einen Impuls an ihrem Ausgang 90a, der den dritten Eingang des UND-Gliedes 110 ansteuert. Die Taktschaltung 90 kann ein Binärzähler sein, der den Impuls am Ende von jeweils zwei Minuten angibt, wenn sein Zählerstand insgesamt Null beträgt. Wenn in diesem Moment IB<IT ist, was bedeutet, daß die gesamte Probe analysiert ist, so daß der Strahl strom 1B schwächer als der Schwellenstrom I ist, so ist das Ausgangssignal des Inverters 112 ein T Oben-Signal. Wenn die Bildaufnahmeröhre 75 den Lesevorgang beendet hat, führt auch die Leitung 106 ein Oben-Signal.
  • Daher wird das UND-Glied 110 aufgesteuert, so daß es auf der Leitung 21 ein Oben-Signal abgibt. Dieses Signal ist das Schrittsignal, das in beschriebener Weise dem Proben verarbeitungsgerät 10 zugeführt wird. Dadurch gibt das Probenverarbeitungsgerät 10 die zuvor in die Verdampfungskammer 16 eingegebene Probe wieder aus und übergibt eine neue Probe in die Verdampfungskammer 16.
  • Wenn das UND-Glied 110 aufgesteuert wird, liefert es ferner auf einer Leitung 115 ein Oben-Signal, die mit der Leitung 21 verbunden ist. Dieses Signal stellt verschiedene Schaltungen innerhalb der Steuereinheit 20 zurück. Daher kann die Leitung 115 auch als Rückstelleitung betrachtet werden. Beispielsweise wird die Taktschaltung 90 durch dieses Signal über ein ODEll-Glied 116 zurückgestellt. Wenn sie zurückgestellt ist, wird sie in einen Nullzustand als Ausgangszustand gesteuert und darin gehalten, bis sie durch einen nachfolgenden Ubergabeimpuls auf der Leitung 22 wieder aktiviert wird. Die Rückstelleitung 115 ist ferner mit der bistabilen Schaltung 94 verbunden, so daß sie auch diese zurückstellt.
  • Bei Normalbetrieb, in dem die Menge der zu analysierenden Probe einen zu erwartenden Normalwert nicht überschreitet, wird die so weit beschriebene Schaltung zur Steuerung der automatischen Funktionen verwendet. Dies bedeutet, daß sie auf ein Übergabesignal des Probenverarbeitungsgeräts 10 anspricht, welches anzeigt, daß eine verdun5tungsfähige Probe sich in der Verdampfungskammer 16 befindet. Sie steuert die Verdampfung und das Ausspülen der Probe über die monostabilen Schaltungen 86 und 87.
  • Sie überwacht den Ionenstrahlstrom und steuert die Bildaufnahmeröhre zur Umsetzung der Bilder auf ihrem Bildschirm in elektrische Signale, wenn die Probe vollständig ionisiert ist (IBCIT), und nach Ende des Lesevorgangs sowie am Ende des zwei Minuten-Zeitraums, beginnend mit dem Ubergabesignal, gibt sie einen Befehl an das Probenverarbeitungsgerät 10 in Form des Schrittsignals auf der Leitung 21, so daß eine neue verdunstungsfähige Probe in die Verdampfungskammer 16 eingeführt wird. Die Steuereinheit enthält jedoch zusatzliche Schaltungen für besondere Fnlle, die vom Normalbetrieb abweichen. Hierzu sei beispielsweise angenommen, daß bei der Ionisation einer Probe der integrierte Strahlstrom I, des Monitors B einen vorbestimmten Wert IX übersteigt, der unter Bezugnahme auf den Bildschirm 76 der Bildaufnahmeröhre 75 den maximalen zulässigen Belichtungsgrad des Bildschirms 76 angibt. Zum Schutz des Bildschirms 76 gegen Überbelichtung enthält die Steuereinheit 20 einen Vergleicher 118, der auf einer Leitung 118a ein Oben-Signal abgibt, wenn II>IX ist. Erhält die Leitung 118a ein Oben-Signal, so setzt dieses die bistabile Schaltung 120, so daß deren Ausgang Q auf der Leitung 122 ein Oben-Signal abgibt. Die Leitung 122 ist mit dem Verschlunteil der Verschluß-Blendenanordnung 73 verbunden. Wenn sie ein Oben-Signal führt, wird der Verschluß geschlossen, wodurch die weitere Bestrahlung des Bildschirms 76 mit Bildern der Faserop-tik 70 (Licht) unterbrochen wird. Die Leitung 122 wird ferner mit dem ODER-Glied 100 verbunden, welches die bistabile Schaltung 102 setzt und das LESEN-Signal an die Bildaufnahmeröhre 5 abgibt. Wenn der Bildschirm 76 den maximalen Belichtungswert erreicht, wird er also dem Lesevorgang ausgesetzt, auch wenn die Probenionisation noch nicht beendet ist.
  • Wenn der Lesevorgang beendet is-t und das Signal LESEN BEENDET auf der Leitung 104 erscheint, wird die bistabile Schaltung 120 zurückgestellt und der Verschluß geöffnet.
  • Ferner wird der Monitor fl über das ODER-Glied 124 zurückgestellt. Wenn der Monitor B zurückgestellt wird, was auch bei Normalbetrieb durch ein Oben-Signal auf der Rückstellleitung 115 erfolgt, so beginnt er die erneute Integration des Strahls-troms. Es is t somit zu erkennen, daß die Steuereinheit 20 Schaltungen enthält, die eine Überbelichtung des Bildschirms der Bildaufnahmeröhre verhindern. Wenn dann vor der vollständigen Ionisation der Probe wiederum IIa Ix ist, so wird der Verschluß nochmals geschlossen, und die Bildaufnahmeröhre führt einen zweiten Lesevorgang durch.
  • Die dem Datenverarbeitungsgerä.t 15 zugeführten Signale eines oder mehrerer derartiger Lesevorgänge werden dann entsprechend für die jeweils analysierte Probe kombiniert.
  • Bisher wurde angenommen, daß bei Normalbetrieb die Analyse einer durchschnittlichen Probe (ohne die Verarbeitung im Datenverarbeitungsgerät 15) eine Zeit von weniger als zwei Minuten erfordert. Daher wird für die durchschnittliche Probe am Ende des ersten Zeitraums von zwei Minuten das UND-Glied 110 aufgesteuert und eine neue Probe in die Veniampfungskammer 16 befördert. Ist jedoc}l durch eine unerwartet große Probenmenge oder aus einem anderen nicht vorhersehbaren Grund am Ende des ersten Zeitraums von drei Minuten die Analyse noch nicht beendet, so wird das UND-Glied 110 nicht aufgesteuert. Die unvollständige Analyse kann dadurch angezeigt werden, daß der Lesevorgang der Bildaufnahmeröhre noch nicht beendet ist. In diesem Fall befindet sich die bistabile Schaltung 102 noch in ihrem gesetzten Zustand, so daß die Leitung 106 ein Unten-Signal führt. Auch kann 1?-1T sein, so daß in diesem Falle das Ausgangssignal des Inverters 112 ein Unten-Signal ist.
  • Die Leitung 90a am Ausgang der Taktschaltung 90 ist mit einem Eingang eines UND-Gliedes 128 verbunden, ferner sind Leitungen 92a und 103 mit einem ODER-Glied 130 verbunden, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 128 verbunden ist. Wenn am Ende des ersten Zeitraums von zwei Minuten die Analyse nicht beendet bzw.
  • IB>IT ist, so daß die Leitung 92a ein Oben-Signal führt und/oder der Lesevorgang nicht beendet ist, so daß die Leitung 103 ein Oben-Signal führt, wird das ODER-Glied 130 aufgesteuert, wodurch das UND-Glied 128 einen Impuls an einen Zähler 132 abgibt. Der Zähler 132 hat beispielsweise ein Zählvolumen bis drei. Der erste Impuls des UND-Gliedes 128 bringt den Zähler 132 auf den ersten Zählschritt. Wenn am Ende des zweiten Zeitraums von zwei Minuten die Analyse noch nicht beendet ist, wird ein zweiter Impuls über das UND-Glied 128 abgegeben, wodurch der Zähler 132 auf den zweiten Zählschritt gebracht wird. Wenn dann am Ende des dritten Zeitraums von zwei Minuten die Analyse noch nicht beendet ist, wird ein dritter Impuls an den Zähler 132 abgegeben, so daß dieser seine volle Kapazität erreicht.
  • Somit gibt sein Ausgang über eine Leitung 134 ein Oben-Signal ab, wodurch ein ODER-Glied 135 aufgesteuert wird, dessen Ausgang auf der Leitung 136 ein Oben-Signal abgibt.
  • Dieser Zustand zeigt ein FEHLER-Signal an. Die Leitung 136 kann so geschaltet sein, daß sie einen Fehleranzeiger 138 ansteuert, der sich auf dem Bedienungsfeld der Steuereinheit 20 befindet. Die Leitung 136 kann ferner dazu dienen, einen Alarmgeber 139 anzusteuern, der einer Bedienungsper- son ein Signal gibt, daß die Einrichtung überprüft werden und der Grund festgestellt werden muß, warum die Analyse nicht in 2 x 3 = 6 Minuten beendet wurde, falls die erwartete Normalzeit für eine Analyse zu zwei Minuten angenommen wird.
  • Wenn jedoch vor dem Ende des zweiten oder dritten Zeitraums von zwei Minuten die Analyse beendet ist, führen beide Eingänge des ODER-Gliedes 130 ein Unten-Signal, so daß es das UND-Glied 128 zur Ansteuerung des Zählers 132 nicht aufsteuern kann. Nur das UND-Glied 110 wird aufgesteuert, und es wird eine neue Probe zugeführt. In diesem Zustand erreicht der Zähler 132 niemals seine volle Kapazität von drei Zählschritten, so daß auch der Fehlerzustand nicht angezeigt wird. Wird das UND-Glied 110 aufgesteuert, so wird der Zähler 132, der mit der Rückstelleitung 115 verbunden ist, auf den Zählschritt Null zurückgestellt. Somit ist zu erkennen, daß die Steuereinheit 20 Schaltungen enthält, die die Einrichtung in ihrem automatischen Betriebszustand für die Analyse einer Probe während eines Zeitraums von bis zu sechs Minuten halten, der länger ist, als die zu erwartende mittlere Analysenzeitvon zwei Minuten . Nur wenn die Analysenzeit den Zeitraum von sechs Minuten übersteigt, so wird der automatische Betrieb unterbrochen, und die Bedienungsperson kann den Grund für den Fehlerzustand überprüfen.
  • Dem Fachmann ist geläufig, daß die Ionisationskammer 31 des Massenspektrometers 35 gegen Sättigung durch zu große Strömungsgeschwindigkeit der verdunsteten, zu ionisierenden Probe geschützt werden muß. Zu diesem Zweck sind die Ventile 36 und 37 (Fig. 1) im Strömungsweg der verdunsteten Probe von der Verdampfungskammer 16 zur Ionisationskammer 31 vorgesehen. Die Steuereinheit 20 enthält einen Differenzverstärker 140 (Fig. 3), dem der Augenblicksstrom 1B des Monitors A zugeführt wird, ferner wird dem Differenzverstärker 140 ein Referenzstrom Ip zugeführt, der die maximale zulässige Strömungsgeschwindigkeit der Probe in die Ionisationskammer 31 hinein angibt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 140 wird über eine Leitung 142 der Steuerung 39 des Ventils 37 zugeführt, welches ein Drosselventil ist. Solange 1B wesentlich kleiner als IPist, bleibt das Ventil 37 voll geöffnet. Steigt Jedoch die Probenströmungsgeschwindigkeit an und erreicht 1B den Wert Ip, so steigt das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 140 auf der Leitung 142 an. Dadurch wird wiederum die Ventilsteuerung 39 zur Betätigung des Ventils 37 veranlaßt, wodurch die Probenströmungsgeschwindigkeit verringert wird. Unter den meisten Betriebsbedingungen reichen das Ventil 37 mit seiner Ventilsteuerung 39 sowie die zuvor beschriebene Schaltung aus, um zu große Strömungsmengen zur Ionisationskammer 31 und damit deren Sättigung zu unterbinden. Es ist Jedoch möglich, aber nicht wahrscheinlich, daß auch mit der vorstehend beschriebenen Schaltung die Strömungsgeschwindigkeit viel höher als erwünscht ist, wodurch die Ionisationskammer 31 und möglicherweise der Elektronenvervielfacher 52 beschädigt werden könnten.
  • Die Beschädigung des letzteren kann sich aus extrem stark dispergierten Ionenstrahlen oder Überdruck des Massenspektrometers 35 ergeben, der durch extrem hohe Strömungsgeschwindigkeiten der verdunstungsfähige Probe in die Ionisationskammer 31 hervorgerufen wird.
  • Um solche unerwünschten Zustände zu vermeiden, sind das Ventil 36 und seine Ventilsteuerung 38 mit der beschriebenen zugeordneten Schaltung vorgesehen. Das Ventil 36 kann ein Ventil mit zwei Stellungen sein. In einer Stellung, die als Normalstellung zu bezeichnen ist, strömt die Probe aus der Verdampfungskammer 16 durch das Ventil 36 zum Ventil 37. In der anderen Stellung, die als Abgasstellung zu bezeichnen ist, strömt die Probe aus der Verdampfungskammer 16 durch das Ventil 36 zu einer Abgasöffnung 150 (Fig. 1). In dieser Stellung ist also die Strömung der verdampften Probe zur Ionisationskammer 31 vollständig unterbrochen.
  • In der Steuereinheit wird der Augenblicks-Strahlstrom 1B mit einem Referenzstrom IMAX (Fig. 4) in einem Vergleicher 152 verglichen. Der Strom IMAXw der größer als der Strom Ipist, repräsentiert einen maximalen Strahlstrom, der bei Uberschreiten eine extrem hohe Strömungsgeschwindigkeit der Probe angibt, durch die die lonisationskammer 31 und/oder der Elektronenvervielfacher 52 beschädigt werden können. Ist beim Betrieb Ii3tIMAX, so führt der Ausgang des Vergleichers 152 auf der Leitung 154 ein Oben-Signal, mit dem eine monostabile Schaltung 155 angesteuert wird. Diese liefert dann einen Ausgangsimpuls 156 der Dauer t3 an ihrem Ausgang 158, der mit dem Eingang eines Zählers 160 verbunden ist, der ein Zwei-Ziihler sein knnn.
  • Der Impuls 156 schaltet den Zähler 160 von 0 auf 1. Wichtiger ist, daß die Ausgangsleitung 158 ilber eine Leitung 162 mit der Ventilsteuerung 38 verbunden ist. Wenn diese die Vorderflanke des Impulses 156 auswertet, wird das Ventil 36 in die Abgasstellung gebracht, wodurch die Strömung der Probe in die Ionisationskammer 31 unterbrochen wird.
  • Während der Zeit t3 des Impulses 156 wird die verdampfte Probe durch die Abgasöffnung 150 abgeführt. Mit der Ausgangsleitung 158 ist ferner eine Leitung 164 verbunden, die mit der Stromversorgung 58 des Elektronenvervielfachers 52 verbunden ist. Die Vorderflanke des Impulse 156 schaltet die Stromversorgung 58 ab, wodurch die von ihr gelieferten Spannungen vom Elektronenvervielfacher 52 und der Leuchtstoffplatte 56 abgeschaltet werden. Die Abschaltung dieser Schaltungen schützt den Vlektronenvervielfacher 52 gegen Schäden durch zu stark dlsperglerte Ionenstrahlen.
  • Am Ende der Impulszeit t3 wird die Stromversorgung 58 wieder eingeschaltet, und die Ventilsteuerung 38 bringt das Ventil 36 zurück in seine Normals-tellung. Wenn jedoch trotz der Abführung eines Teils der Probe durch die Abgasöffnung 150 der Strom 1B noch gleich oder größer als IAxist, bleibt das Signal auf der Ausgangsleitung 154 ein Oben-Signal, und die monostabile Schaltung 155 liefert einen zweiten Impuls an ihrem Ausgang 158. Dieser zweite Impuls bringt den Zähler 160 auf seinen zweiten Zählschritt, so daß sein Ausgang an die Leitung 166 ein Oben-Signal abgibt. Da die Leitung 166 mit einem Eingang des ODER-Gliedes 135 verbunden ist, wird dieses aufgesteuert und liefert das FEHLtR-Signal an den Fehleranzeiger 138 und/oder den Alarmgeber 139. Falls erwünscht, kann natürlich der Zähler 150 auch ein anderes Zählvolumen als zwei Zählschrittehaben, so daß mehr als ein Proben-Abgaszyklus durchgeführt werden kann, bevor der Fehlerzustand signalisiert wird.
  • Wenn Jedoch am Ende des ersten Zeitraums (t3) die Bedingung IB<IMAX vorliegt, so führt der Ausgang 154 des Vergleichers 152 ein Unten-Signal, so daß die monostabile Schaltung 155 nicht erneut angesteuert wird. Somit bleibt der Zählerstand des Zählers 160 auf dem Schritt 1. Der Zähler 160 wird über die Rückstelleitung 115 zurückgestellt, wenn das UND-Glied 110 aufgesteuert wird, und ein Schrittbefehl für eine neue Probe wird dem Probenverarbeitungsgerät 10 zugeführt.
  • Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Steuereinheit 20 auch mit dem Datenverarbeitungsgerät 15 verbunden. Wird das UND-Glied 110 aufgesteuert und ein Schrittbefehl erzeugt, so wird das Ausgangssignal des UND-Gliedes 110 dem Datenverarbeitungsgerät 15 über eine Leitung 168 zugeführt, wodurch dem Datenverarbeitungsgerät 15 angezeigt wird, daß die von der Bildaufnahmeröhre 75 empfangenen Signale im ilinblick auf ein Oben-Signal auf der Leitung 168 zu einem vorherigen Zeitpunkt von einer Probe stammen und daß eine neue Probe in die Verdampfungskammer eingegeben wird. Ferner wird dem Datenverarbeitungsgerät 15 ein Fehlerzustand über die Leitung 170 signalisiert, die mit dem ODER-Glied 135 verbunden ist. Auf der Grundlage der vorherigen Identifizierungen der Proben so, wie sie dem Probenverarbeitungs- gerät 10 zugeführt werden, bestimmt das Datenverarbeitungsgerät 15, welche Probe sich in der Einrichtung befindet, wenn der Fehler auftritt, und welche Proben sich noch im Probenverarbeitungsgerät 10 befinden. Ferner kann jeder Fehlerzustand des Datenverarbeitungsgerätes 15 der Steuereinheit 20 über eine Leitung 172 zugeführt werden, wodurch das ODER-Glied 135 angesteuert und ein Fehlerzustand angezeigt wird bzw. eine Alarmgabe für die Bedienungsperson erfolgt.
  • Dem Fachmann ist geläufig, daß handelsübliche Massenspektrometer die Stromversorgungen enthalten, die die erforderlichen Spannungen und Ströme für die Ionisierungskammer, den elektrischen und den magnetischen Sektor und die erforderlichen Pumpen liefern. Die verschiedenen Spannungen und Ströme werden allgemein auf Skalen angezeigt. Das Skalenfeld enthält ferner Einstellelemente und/oder Schalter, mit denen die Bedienungsperson die Spannungen und Ströme unabhängig voneinander verändern kann. In vielen Geräten werden auch Stromversorgungs- oder Vakuumfehler automatisch festgestellt und die entsprechenden Stromversorgungen abgeschaltet, wodurch Beschädigungen des Massenspektrometers verhindert werden.
  • Bei einer Einrichtung nach der Erfindung wird jeder automatisch im Massenspektrometer festgestellte Fehler an das ODER-Glied 135 der Steuereinheit 20 signalisiert, so daß diese den Fehlerzustand anzeigt.
  • In Fig. 1 und 3 sind Leitungen 174 und 175 dargestellt, die einen Fehlerzustand der Stromversorgung 43 bzw. der Pumpen 45 des Massenspektrometers 35 signalisieren. Ferner enthält die Steuereinheit 20 eine Schaltung zur Uberwachung der verschiedenen Spannungen und Ströme der Stromversorgung 43 des Massenspektrometers 35 und der Stromversorgung 58 für den Elektronenvervielfacher 52 und die Leuchtstoffplatte 56. Auf der Grundlage der überwacht ten Spannungen und Ströme erfolgt deren automatische Ein- stellung auf optimale vorgewählte Werte. Einige der Einstellungen können kontinuierlich, andere nur zwischen Analysenschritten erfolgen, nämlich während eine Patrone, die zuvor eine analysierte Probe enthielt, aus der Verdampfungskammer 16 ausgegeben und eine zweite Patrone mit einer neuen verdunstungsfähigen Probe eingegeben wird.
  • Dem Fachmann ist geläufig, daß verschiedene bekannte Schaltungen, beispielsweise Vergleicher, Differenzverstärker und Servomotore in unterschiedlichen Anordnungen zur Überwachung und Steuerung der Stromversorgungen eingesetzt werden können. Daher ist eine besondere Erläuterung der Überwachung und Steuerung der Stromversorgungen nicht erforderlich. In Fig. 4 ist ein Block 180 dargestellt, dr eine Überwachungs- und Steuereinheit für die Stromversorgungen repräsentiert. Die Eingangsleitungen 181 für diese Einheit 180 führen die verschiedenen Spannungen und Ströme, die von den Stromversorgungen 43 und 58 geliefert werden und zu überwachen sind. Abhängig von diesem Spannungen und Strömen werden Steuersignale von der Einheit 180 auf Leitungen 182 an die Stromversorgungen 43 und 58 geliefert, durch die erforderlichenfalls die Spannungen und Ströme auf die vorgewählten optimalen Vierte eingestellt werden.
  • Beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, kann die Einheit 180 drei Differenzverstärker 191, 192 und 193 (Fig. 4) enthalten, denen jeweils Signale entsprechend dem Elektronenstrom 1Z , der Beschleunigungsspannung VA und der Ionisationsspannung V1 zugeführt werden, welche Größen die Stromversorgung 43 des Massenspektrometers 35 an die Ionisaktionskammer 31 liefert. Im Verstärker 191 wird Iz mit einem optimalen Elektronenstrom Io verglichen.
  • Wenn 1Z von Io abweicht, ist das Ausgangssignal des Verstärkers 191 von Null verschieden. Es wird der Stromversorgung 43 zur Einstellung von Iz zugeführt, bis das Ausgangssignal des Verstärkers 191 auf Null ist, wodurch I,PIO angezeigt wird. Ähnlich kann VA mit einer optimalen Beschleu- nigungsspannung VA' verglichen werden, und das Ausgangssignal des Verstärkers 192 kann zur Einstellung der Stromversorgung 43 derart genutzt werden, daß die Beschleunigungsspannung VA = VAl wird. Ähnlich kann VI mit einer optimalen Ionisationsspannung VI' verglichen werden, und das Ausgangssignal des Verstärkers 193 kann die Stromversorgung 43 so steuern, daß VI = VI' wird. Vorstehend wurde angenommen, daß das Probenverarbeitungsgerät 10 eine separate Steuereinheit enthält, die auf das Schrittsignal der Steuereinheit 20 anspricht und an diese das Ubergabesignal abgibt sowie ferner die automatische Verarbeitung der vom Förderer 12 abgegebenen Proben derart steuert, daß jede verarbeitete Probe sich in ihrem verdunstungsfähigen Zustand befindet oder in ihr charakteristisches verdunstungsfähiges Derivativ umgesetzt wird. Jeder Fehlerzustand im Probenverarbeitungsgerät 10 kann auch dem ODER-Glied 135 über eine Leitung 195 zugeführt werden, wodurch die Bedienungsperson alarmiert wird.
  • In Fig. 1 ist die Verdampfungskammer 16 als separate Einheit dargestellt. In der Praxis kann sie ein Teil des Probenverarbeitungsgerätes 10 sein, der dessen Ausgangsstufe bildet oder sie kann eine Eingangsstufe des Massenspektrometers 35 bilden.
  • Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einem Probenverarbeitungsgerät 10 und einem Datenverarbeitungsgerät 15 beschrieben, is-t darauf jedoch nicht beschränkt. Die Erfindung kann auch durch eine Einrichtung verkörpert werden, die die Verdampfungskammer 16, das Massenspektrometer 35, den elektrisch-optischen Ionendetektor 50 und die Steuereinheit 20 umfaßt. Hierbei kann das Probenverarbeitungsgerät 10 als Eingangsstufe betrachtet werden, die eine Folge verdunstungsfähiger Proben in separaten Patronen enthält.
  • Abhängig von einem Schrittsignal gibt die Eingangsstufe dann eine zuvor eingesetzte Patrone aus der Verdampfungskammer 16 ab und übergibt die erste, eine Probe enthaltende Patrone der genannten Folge in die Verdampfungskammer 16 ein. Die Identifizierung der Patrone kann mit dem optischen Leser 13 ausgewertet werden, kurz bevor die Patrone in die Verdampfungskammer 16 übergeben wird. Das Datenverarbeitungsgerät 15 ist dann als Ausgangsstufe zu betrachten, der elektrische Signale zugeführt werden. Die Signale geben die Komponenten der analysierten Probe sowie ihre Häufigkeiten an.
  • Die Erfindung ist ferner nicht auf die Verwendung einer Bildaufnahmeröhre 75 beschränkt. Die aus der Rückseite 54 des Elektronenvervielfachers 52 austretenten separaten Elektronenstrahlen werden zur Leuchtstoffplatte 56 hin beschleunigt, wo sie in Photonenbildern in beschriebener Weise umgesetzt werden. Diese Photonenbilder können auch mit anderen Vorrichtungen als einer Bildaufnahmeröhre 75 ausgewertet werden. Eine derartige Vorrichtung kann eine Fotodiodenanordnung sein, die nahe der Leuchtstoffplatte 56 angeordnet oder mit dieser optisch über eine Lichtleiteroptik beschriebener Art gekoppelt ist. Bei dieser Anordnung wird Jedes Einzelelement der Fotodiodenanordnung mit dem Photonenausgangssignal eines sehr kleinen FlFchenabschnitts der Leuchtstoffplatte 56 bestrahlt, so daß alle auf ein Einzelelement auftreffenden Photonen lediglich einem der separaten Ionenstrahlen zuzurechnen sind, die aus dem magnetischen Sektor 42 austreten. Der Photonenstrom, der auf jedes Einzelelement der Fotodiodenanordnung auftrifft, kann in ein elektrisches Signal umgesetzt werden, das dem Datenverarbeitungsgerät 15 über bekannte Einrichtungen zugeführt wird.
  • Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung einer Leuchtstoffplatte 56 zur Auswertung der Elektronenstrahlen, die aus der Rückseite 54 des Elektronenvervielfachers 52 austreten, beschränkt ist. Diese Elektronenstrahlen bilden elektrische Signale, die mit anderen Vorrichtungen überwacht werden können. Dies ist beispielsweise durch eine Anordnung möglich, die im folgenden anhand der Figur 6 beschrieben wird. Dort sind separate Ionenstrahlen 221a, 221b, 221c bezeigt, die aus dem magnetischen Sektor 42 austreten und in die Mikrokanäle des Elektronenvervielfachers 52 eintreten.
  • Die Ionen erzeugen Sekundärelektronenstrahlen 231a, 231b, 231c, die an der Rückseite 54 des Elektronenvervielfachers 52 austreten. Eine Anordnung von Stromkollektoren 230 ist in einem Abstand zur Rückseite 54 des Elektronenvervielfachers 52 vorgesehen, und es wird ein Potentialunterschied zwischen die Kollektoranordnung 230 und die Rückseite 54 geschaltet, um die Elektronenstrahlen 231 in Richtung zur Kollektoranordnung 230 zu beschleunigen. Das Datenverarbeitungsgerät 15 kann die separaten Elektronenströme der Rückseite 54 des Elektronenvervielfachers 52 zu den separaten Elementen der Kollektoranordnung 230 in verschiedenster bekannter Weise überwachen. So können die Elektronenstrahlen 231a, 231b, 231c als individuelle Elektronenströme ausgewertet werden, die von der Rückseite 54 des Elektronenvervielfachers 52 zu den Einzelelementen 230a, 230b und 230c der Kollektoranordnung fließen. Solche Ströme können laufend mit dem Datenverarbeitungsgerät 15 überwacht werden, ohne daß das zuvor beschriebene LESEN-Signal dabei ausgenutzt werden muß. Ferner können die Ströme nur überwacht werden, wenn Steuersignale an die Elemente der Kollektoranordnung 230 angeschaltet sind. Diese Steuersignale können mit vorgewählter Geschwindigkeit oder abhängig von der EinfUhrungszeit einer verdunstungsfähigen Probe zugeführt werden. Dieses Steuersignale können auch als LESEN-Signale für die Einzelelemente der Kollektoranordnung 230 betrachtet werden.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines AusfUhrungsbeispiels beschrieben, bei dem der Strahlstrom im einzelnen Ionenstrahl mit einer Stromsonde 80 überwacht wird, bevor er im magnetischen Sektor 42 in mehrere Ionenstrahlen unterteilt wird. Auf dieses Prinzip ist die Er- findung nicht beschränkt. Falls erwünscht, kann beispielsweise der Strom in einem oder mehreren der separaten Ionenstrahlen, die aus dem magnetischen Sektor 42 austreten und von besonderem Interesse sind, separat überwacht werden, um das erforderliche Steuersignal abzuleiten. Dies kann mittels einer Anordnung der in Fig. 5 gezeigten Art geschehen. Dort ist ein einzelner Ionenstrahl 220 dargestellt, der auf den magnetischen Sektor 42 gerichtet ist. Ferner sind n separate Ionenstrahlen 221a, 221b, 221c, 221d ... 221n dargestellt, die in dem magnetischen Sektor 42 entsprechend dem Masse-Ladungs-Verhältnis der Ionen geteilt wurden. Für alle n Strahlen wird vorausgesetzt, daß sie in der Ebene 53 fokussiert werden.
  • Bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung sei angenommen, daß nur die Ionenstrahlen 221b, 221c und 221n von Interesse sind. In diesem Falle müssen nur die Ströme dieser drei Ionenstrahlen überwacht werden, um das erforderliche Steuersignal zu erzeugen. In Fig. 5 sind drei separate Ionenstromdetektoren oder Sonden 223, 224 und 225 dargestellt. Sie überwachen die Ströme in den Strahlen 221b, 221c und 221n.
  • Die Ausgangssignale der drei Detektoren werden einem Addierer 228 zugeführt, der die drei Ausgangssignale addiert und auf der Leitung 82 (Fig. 1 und 3) ein Signal abgibt, das die Summe der Ströme in den drei interessierenden Ionenstrahlen angibt. Die Ausnutzung des Signals auf der Leitung 82 wurde bereits beschrieben. Der überwachte Ionenstrom in einem oder mehreren separaten Ionenstrahlen ist im Unterschied zu dem Strom 1B mit IB' bezeichnet und wurde vorstehend als der überwachte Strom eines einzelnen Ionenstrahls vorausgesetzt. Da die Strahlen 221b und 221c einander benachbart sind, können die beiden Detektoren 223 und 224 durch einen einzigen Detektor ersetzt werden, der ausreichend lang ist, um beide Strahlen aufzunehmen.
  • Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß das Steuersignal durch Überwachung der Ströme in einem oder mehreren Ionenstrahlen erzeugt werden kann, die in dem magnetischen Sektor getrennt werden. Wenn einige der interessierenden Ionenstrahlen in einem bestimmten Bereich des Masse-Ladung-Verhältnisses liegen, beispielsweise die Strahlen 221b und 221c, so kann ein einziger Detektor zur Überwachung der Ströme dieser interessierenden Strahlen verwendet werden. Die Abgabe des LESEN-Signals als eine Funktion des Ionenstroms in einem oder mehreren ausgewählten Ionenstrahlen und nicht als eine Funktion des Stroms in dem einzelnen Ionenstrahl 220 vor dessen Aufteilung in dem magnetischen Sektor 42 kann in bestimmten Fällen vorteilhaft sein.
  • Wenn beispielsweise die verdampfte Probe einen großen Anteil an Reagenzien enthält, in denen nur ein sehr kleiner Anteil einer oder mehrerer interessierender Verbindungen gelöst ist, so kann es günstig sein, daß LESEN-Signal abzugeben, wenn die interessierenden Strahlen einen Spitzenwert erreicht haben und nicht wenn der einzelne Strahl, der meistens Ionen der Reagenzien enthilt, die nicht interessieren, einen Spitzenwert erreicht hat.
  • Bei einigen Anwendungen kann die Einrichtung zur Analyse einer Reihe ähnlicher Proben eingesetzt werden. In einem solchen Fall kann die Zeit bestimmt werden, die zwischen einem Zeitbezugspunkt, beispielsweise dem Augenblick des Einführens einer jeden verarbeiteten Probe in die Verdampfungskammer 16 (Fig. 1), und dem Zeitpunkt liegt, zu dem der Strahl einer gegebenen Probe der Reihe den Spitzenwert erreicht. Auf der Basis dieser Zeit kann das LESEN-Signal erzeugt werden. Es sei beispielsweise angenommen, daß das Intervall bekannt ist, das zwischen dem Zeitpunkt des Einftihrens einer Probe der Reihe in die Verdampfungskammer 16 und dem Zeitpunkt liegt, zu dem der Strahlenstrom einen Wert erreicht, bei dem das LESEN-Signal abgegeben wird.
  • Dieses Intervall sei z Minuten. In diesem Fall kann ein rückstellbarer Zeitgeber für den Zeitraum von z Minuten vorgesehen sein. Dieser wird zurückgestellt, wenn Jeweils eine Probe in die Verdampfungskammer 16 eingeführt wird, und mißt danach den Zeitraum von z Minuten. Am Ende dieses Zeitraums kann das Ausgangs signal des Zeitgebers das Steuersignal zur Erzeugung des LESEN-Signals abgeben.
  • Somit kann das LESEN-Signal auf einer Zeitbasis und nicht durch Überwachen eines Stroms in einem einzelnen Ionenstrahl vor dessen Aufteilung in mehrere Strahlen oder in einen oder mehrere interessierende Strahlen erzeugt werden.
  • Falls erwünscht, kann eine Referenzprobe mit bekannten Anteilen nach jeweils einer Gruppe mit einer vorbestimmten Anzahl Proben durch das System geführt werden. Die mit dem Datenverarbeitungsgerät 15 (Fig. 1) für die Referenzprobe verarbeiteten Daten können zur automatischen Einstellung des mit dem Zeitgeber gemessenen Zeitintervalls dienen, um sicherzustellen, daß für Jede verarbeite Probe das LESEN-Signal zum richtigen Zeitpunkt abgegeben wird.
  • Alternativ kann das mit dem Zeitgeber gemessene Zeitintervall manuell eingestellt werden, um eine optimale Leistung für eine bestimmte Probenreihe zu erzielen.
  • Vorstehend wurde angenommen, daß die Abgabe des LESEN-Signals nur einmal für Jede der Verdampfungskammer 16 zugeführte Probe oder mehrmals für Jede Probe erfolgt, wenn die Probenmenge so groß ist, daß die Möglichkeit einer Überbelichtung des Detektors besteht. In einigen Fällen kann es Jedoch günstig sein, das LESEN-Signal periodisch mehrmals oder oft für Jede der Verdampfungskammer 16 zugeführte Probe unabhängig von einem eventuellen Schutz des Detektors zu erzeugen. Beispielsweise kann eine der Verdampfungskammer 16 zugeführte Probe aus mehreren chemischen Verbindungen unterschiedlicher Verdunstungsfähigkeit zusammengesetzt sein, so daß Jeder Bestandteil einen Spitzenwert des Ionenstroms zu einem Zeitpunkt erreicht, der gegenüber dem entsprechenden Zeitpunkt der anderen Anteile unterschiedlich ist. In diesem Fall kann es günstig sein, das Profil des Ionenstroms iiber der Zeit für mehrere der separaten Ionenstrahlen zu erzeugen. Hierzu kann das LESEN-Signal nach jeweils y Sekunden erzeugt werden, wobei y ein kurzer Zeitraum gegenüber der Zeit ist, die zur Verdampfung der gesamten Probe in der Kammer erforderlich ist. Somit wird dann das gesamte Massenspektrum für die Probe in eine Reihe aufeinander folgender Massenspektra von y Sekunden Dauer zerlegt, aus denen der Verlauf des Ionenstroms über der Zeit für die separaten Ionenstrahlen erhalten werden kann. Der Zeitraum y und damit die Frequenz des LESEN-Signals kann auf ein geeignetes Intervall voreingestellt werden, das der Art der jeweils verarbeiteten Probe angepaßt ist. Leerseite

Claims (20)

  1. Patentansprüche 1. Einrichtung zur automatischen massenspektrometrischen Analyse, bei der eine oder mehrere Proben hinsichtlich ihrer Bestandteile und deren Häufigkeiten ausgewertet werden, indem sie in verdampfter Form durch ein Massenspektrometer gefUhrt werden, das mittels Ionenstrahlen einMassenspektrum der jeweils analysierten Probe liefert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (50) zur Umsetzung der das Massenspektrum erzeugenden Ionenstrahlen in elektrische Signale vorgesehen ist, die diese Signale an ein Datenverarbeitungsgerät (15) liefert, und daß eine Steuereinheit (20) die ZufUhrung und den Durchlauf einer Probe durch das Massenspektrometer (35), die Erzeugung und Abgabe der elektrischen Signale und die Datenverarbeitung zeitlich in Abhängigkeit von Zustandssignalen steuert, die ihr von den gesteuerten Einheiten (10, 16, 35, 50, 15) zugeführt werden.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (20) die Umsetzungsvorrichtung (50) zur Abgabe der elektrischen Signale nur in gegenseitig beabstandeten Zeitintervallen steuert.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzungsvorrichtung (50) eine Anordnung (52) zur Erzeugung von Elektronenstrahlen aus den Ionenstrahlen und eine Anordnung (56, 75) zur Auswertung der Elektronenstrahlen und Erzeugung ihnen entsprechender elektrischer Signale enthält.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (56) zur Erzeugung von Abbildern der Elektronenstrahlen vorgesehen ist, die mit einem optisch-elektrischen Bildumsetzer (75) optisch gekoppelt ist.
  5. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (20) die Umsetzungsvorrichtung (50) zur Abgabe elektrischer Signale nur dann steuert, wenn die Summe der elektrischen Stromwerte in ausgewählten Ionenstrahlen bzw. Elektronenstrahlen einen vorbestimmten Wert erreicht hat.
  6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige von der Steuereinheit (20) erzeugte Zeitintervall zur Abgabe der elektrischen Signale abhängig von dem Zeitpunkt einstellbar ist, zu dem dem Massenspektrometer (35) jeweils eine Probe zugeführt wird.
  7. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingabevorrichtung (10) zur Eingabe einer Folge verdunstungsfähiger Proben in eine dem Massenspektrometer (35) vorgeordnete Ver- dampfungskammer (16) in Abständen von jeweils p Minuten vorgesehen ist, die eine durch ein Schrittsignal der Steuereinheit (20) gesteuerte Ubergabevorrichtung umfaßt, welche nach erfolgter Übergabe ein Übergabesignal an die Steuereinheit (20) wecks Steuerung der Einschaltung der Verdampfungskammer (16) abgibt.
  8. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (20) eine Vorrichtung (92, 110, 112) enthält, die ein Schrittsignal nur dann erzeugt, wenn die elektrischen Stromwerte von n Ionen- bzw.
    Elektronenstrahlen vor Ablauf eines Zeitraums von kp Minuten, beginnend mit Empfang des Ubergabesignals, auf einen vorbestimmten Schwellenwert abgefallen sind, wobei k und n jeweils eine ganze Zahl größer als Null und nicht größer als f ist.
  9. 9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (20) eine Vorrichtung (102, 110) enthält, die ein Schrittsignal nur dann erzeugt, wenn die jeweilige Umsetzung in elektrische Signale als vollständig von der Umsetzungsvorrichtung (50) vor Ablauf eines Zeitraums von kp Minuten, beginnend mit Empfang des Übergabesignals, signalisiert wird, wobei k eine ganze Zahl größer als Null und nicht größer als f ist.
  10. 10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (20) eine Vorrichtung (90, 135, 138) zur Anzeige eines Fehlerzustandes enthält, die dann einschaltbar ist, wenn am Ende eines mit Empfang des Übergabesignals beginnenden Zeitraums von fn Minuten entweder der jeweilige Ionenstrahl- stromwert nicht auf den vorbestimmten Schwellenwert abgefallenbzw. das Ende der jeweiligen Umsetzung nicht signalisiert wurde,
  11. 11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Massenspektrometer (35) die Verdampfungskammer (16) über eine Ventilanordnung (36, 37) vorgeordnet ist, die die Strömung zwischen Verdampfungskammer (16) und Massenspektrometer (35) durch Steuerung mit der Steuereinheit (20) abhängig von dem jeweils gemessenen Ionenstrahlstromwert im Verhältnis zu einem vorbestimmten optimalen Bezugsstromwert steuert.
  12. 12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (36, 37) ferner eine Verbindung mit einer Abgasöffnung (150) durch Steuerung mit der Steuereinheit (20) abhängig vom Uberschreiten eines vorgegebenen maximalen Stromwertes durch den Jeweils gemessenen Ionenstrahlstromwert herstellt.
  13. 13. Einrichtung nach einem der vorhergehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungskammer (16) über ein von der Steuereinheit gesteuertes Ventil (25) mit einer Quelle (24) für ein Spülgas verbunden ist und daß das Ventil (25) für eine vorbestimmte Zeit nach Empfang des Ubergabesignals einschaltbar ist.
  14. 14. Einrichtung nach einem der AnsprUche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (90, 135, 138) zur Anzeige eines Fehlerzustandes dann einschaltbar ist, wenn die Ventilanordnung (36, 37) die Verbindung mit der Abgasöffnung (150) x mal nach Empfang des Ubergabesignals und vor Abgabe des Schrittsignals herstellt, wobei x eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist.
  15. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (20) eine Vorrichtung (152, 155) zur Abschaltung der Umsetzungsvorrichtung (50) bei Verbindung der Verdampfungskammer (16) mit der Abgasöffnung (150) enthält.
  16. 16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzungsvorrichtung (50) einen Mikrokanal-Elektronenvervielfacher (52) zur Erzeugung der Elektronenstrahlen aus den Ionenstrahlen und zu deren Fokussierung in einer Bildebene (56) enthält, der der elektro-optische Bildumsetzer (75) nachgeordnet ist.
  17. 17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildumsetzer (75) eine Bildaufnahmeröhre ist
  18. 18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bildebene (56) und dem Bildumsetzer (75) eine Verschluß- und Blendenanordnung (73) vorgesehen ist.
  19. 19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildebene (56) durch eine Leuchtstoffplatte gebildet ist.
  20. 20. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben der Eingabevorrichtung (10) in mit optisch auswertbaren Kennzeichnungen versehenen Patronen zuführbar sind und daß ein Lesegerät (13) für die optischen Kennzeichnungen vorgesehen ist, das diesen entsprechende Signale an das Datenverarbeitungsgerät (15) liefert.
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