DE2836294A1

DE2836294A1 - Spektralphotometer

Info

Publication number: DE2836294A1
Application number: DE19782836294
Authority: DE
Inventors: Shigeki Kobayashi; Tokuji Shibahara; Manabu Yoshimura
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1977-08-19
Filing date: 1978-08-18
Publication date: 1979-03-01
Also published as: JPS6049844B2; DE2836294C2; US4568186A; JPS5433083A

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spektralphotometer für spektroskopische Messungen und richtet sich insbesondere auf eine Vorrichtung zur Analyse einer Stoffwechselreaktion einer Organelle.

Auf dem Gebiet darMedizin und Biologie sind spektroskopische Messungen im Rahmen der klinischen Medizin oder Forschung wohlbekannt. Eine der bekannten Techniken besteht darin, sehr kleine Blutkomponentendurch Lichtabsorptionsmessungen zu identifizieren oder die Bewegung eines sehr kleinen Organonsunter Zellen durch Messung von durch dieses gestreutem Licht zu verfolgen. In jüngerer Zeit entwickelte Faseroptiken machten es möglich, StoffWechselbewegungen von lebenden Geweben durch direktes Aufbringen von Licht auf diese direkt zu verfolgen. Zur Beobachtung eines solchen Stoffwechsels von lebenden Organonen ist es notwendig, verschiedene Arten spektroskopischer Messungen durchzuführen, beispielsweise Absorptionspektren von Geweben zu gewinnen, das Fortschreiten der Extinktion bei einer bestimmten Wellenlänge mit der Zeit aiverfolgen, das Fortschreiten der Differenz der Extinktion zweier spezifischer Wellenlängen mit der Zeit zu verfolgen, was als Zweiwellenlängenmessung bekannt ist, oder auch ein Differenzspektrum zwischen einem Absorptionsspektrum eines Status des Organons und einem Absorptionsspektrum eines anderen Status des Organons zu gev/innen. Daraus ergibt sich ein Bedürfnis nach einem Vielzweck-Spektralphotometer t mit welchem die obigen verschiedenen Meßarten durchgeführt werden können.

Es wurden bislang verschiedene Arten von Spektralphotometern entwickelt, welche jeweils einer der Meßmethoden gerecht wurden. Eines der bekannten Spektralphotometer ist

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ein Gerät mit einer Einrichtung zur Auswahl einer bestimmten Wellenlänge aus dem von einer Lichtquelle eingestrahlten Licht durch einen Monochromator, einer Einrichtung zur Einstrahlung von vom Monochromator kommendem Licht auf ein zu messendes Objekt, einer Einrichtung zum Empfang von vom Objekt kommendem Licht durch einen Photodetektor, beispielsweise einer Sekundärelektronenvervielfacherröhre, einer Einrichtung zur Verstärkung eines Ausgangssignals des Photodetektors und einer Einrichtung zur Aufzeichnung der verstärkten Daten in Abhängigkeit von der Zeit. Ein ebenfalls bekanntes Spektralphotometer ist ein sogenanntes Zweiwellenlängen-Spektralphotometer, welches zwei Monochromatoren, eine Einrichtung zur abwechselnden Messung auf zwei verschiedenen Wellenlängen, eine Einrichtung zur Verarbeitung beider Ausgangssignale der abwechselnden Messung und eine Einrichtung zur Aufzeichnung der Differenz zwischen den Absorptionsgraden der zwei Wellenlängen enthält. Ebenfalls bekannt ist ein sogenanntes automatisches selbstaufzeichnendes Spektralphotometer zur Messung eines Absorptionsspektrums eines Objekts, bei welchem eine Einrichtung zur automatischen Änderung der vom Monochromator herkommenden Wellenlänge durch Hinzufügen einer Wellenlängendurchfahreinrichtung und eine Einrichtung zur Aufgabe der Ausgangssignale eines Photodetektorsund eines zugehörigen Verstärkers auf die Y-Achse eines XY-Schreibers und eine Einrichtung zur Aufgabe einer Information der Auswahl einer Wellenlänge an obige Wellenlängendurchfahreinrichtung auf die X-Achse des XY-Schreibers vorgesehen ist, wodurch sich auf dem XY-Schreiber ein Spektrum ergibt. Ein Raschabfragspektralphotometer, das bei der raschen Wellenlängenabfragtechnik verwendet wird, enthält eine Einrichtung zur Einstrahlung weißen Lichts auf ein Objekt, von welchem das Licht auf ein Spektrometer geleitet wird, eine Einrichtung zur Anordnung

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eines Bildsensors, beispielsweise eines Photodiodenfelds, auf der Achse eines Ausgangsspalts des Spektrometers, wo das getrennte Licht gestreut wird und ein Bild auf dem Bildsensor bildet, eine Einrichtung zur Auswahl der Ausgangssignale der einzelnen Lichtempfängerpunkte des Bildsensors durch elektrisches rasches Abfragen, wodurch ein Ausgangssignal erzeugt wird, welches den einzelnen Wellenlängen zugeordnet ist, und eine Einrichtung zur Verstärkung des Ausgangssignals und zur Aufgabe des verstärkten Ausgangssignals auf eine schnell ansprechende Anzeige, beispielsweise ein Speicheroszilloskop, womit ein Spektrum wiedergegeben wird.

Das Meßsystem hängt von der Art des Objekts oder der gewünschten Information ab, und jedes der vorgenannten bekannten Spektralphotometer ist für eine begrenzte spezifisehe Meßaufgabe ausgelegt und deshalb insgesamt unzureichend. Die Erfindung schafft ein Spektralphotometer mit einer Einrichtung zum gleichzeitigen Sammeln von Meßdaten innerhalb eines weiten Wellenlängenbereichs unter Verwendung eines einzigen optischen Systems und einer Einrichtung zum Bringen der gesammelten Daten in eine gewünschte Form für die Wiedergabe.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Spektralphotometers mit einer Einrichtung zur Wiedergabe von Änderungen der Absorption von Organcnen mit der Zeit oder von Absorptionsspektren der Organonen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Spektralphotometers, welches zur Messung eines zu einer späteren Stoffwechselreaktion gehörigen komplexen und heterogenen Systems, welches einen sehr breiten Wellenlängenbereich hinsichtlich der Absorptionsdaten bei der Messung erfordert, in der Lage ist.

Die Erfindung schlägt ein Spektralphotomster vor, welches eine Abtasteinrichtung zur Einstrahlung von Licht auf ein zu messendes Objekt, zum Empfang von durch das Objekt reflektiertem oder von diesem durchgelassenem Licht, zur wenigstens einmaligen Wiederholung einer Wellenlängenabtastung und zur Erzeugung eines Analogsignals, welches Lichtpegel für die einzelnen zu der Wellenlängenabtastung

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gehörigen Wellenlängen des empfangenen Lichts darstellt; eine zur Abtasteinrichtung gehörige Leseeinrichtung zum

Lesen der einzelnen Wellenlängen während der Wellenlängenabtastung; eine AD-Wandlereinrichtung zur Umwandlung des analogen Signals in ein digitales Signal; eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Daten, die durch die AD-Wandlereinrichtung gewandelt sind; eine Einstelleinrichtung zur Einstellung von Befehlsdaten für die Messung; eine datenselektive arithmetische Einrichtung zum Lesen der in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten entsprechend den Befehlsdaten und zur Verarbeitung der gelesenen Daten mit einer vorgegebenen Arithmetik; und eine Ausgabeeinrichtung zur Darstellung der verarbeiteten Daten in einer vorgegebenen Ausgabeweise aufweist.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser ist

Fig. 1 ein Blockschaltbild, welche das gesamte Spektralphotometer gemäß der Erfindung wiedergibt, Fig. 2 eine Vorderansicht des Bedienungspults gemäß der Erfindung

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Wellenlängenlesers gemäß der Erfindung

Fig. 4 ein Muster zur Verwendung für das Wellenlängenlesen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Fig. 5 .eine zum in Fig. 4 gezeigten Muster gehörigen Signaltabelle.

Fig. 6 eine schematische Darstellung des optischen Systems gemäß der Erfindung,

Fig. 7 eine in der Speichereinrichtung gemäß der Erfindung gespeicherte Datentabelle.

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In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Spektralphotometers gemäß der Erfindung gezeigt, welches eine Bedienungseinheit A zur Eingabe der gewünschten Daten für den Betrieb des Spektralphotometers, eine optische Einheit D zur Aufnahme eines Meßobjekts, eine Verstärkereinheit C zur Umwandlung eines in der Einheit B nachgewiesenen Photosignals in ein elektronisches Analogsignal, eine AD-Wandlereinheit D zur Umwandlung des Analogsignals in ein Digitalsignal, eine Speichereinheit E zur Speicherung des durch die Einheit D gewandelten, einer Wellenlänge zugeordneten Digitalsignals, eine Rechenschaltungseinheit F zum Bringen der in der Einheit E gespeicherten Daten in eine gewünschte Form, eine Ausgabeeinheit G zur Wiedergabe der durch die Einheit F modifizierten Daten und eine digitale Steuereinheit bestehend aus den Blöcken H-1 bis H-14 und H-19 zur Steuerung der Datenübertragung in einen gewünschten Teil umfaßt.

Jeder Arbeitszyklus der optischen Einheit B besteht gemäß der Erfindung der Reihe nach aus den folgenden drei Zeitabschnitten. Der erste Zeitabschnitt ist eine Zeitdauer, wanrend der gemessene digitale Signaldaten, die durch die Einheiten B, C und D in jedem Wellenlängenabtastzyklus erstellt werden (im folgenden werden die gemessenen digitalen Signaldaten Originaldaten genannt werden), in einen Hochgeschwindigkeitsspeicher E-1 der Einheit E entsprechend den einzelnen Wellenlängen geschrieben werden. Der zweite Zeitabschnitt ist eine Zeitdauer, während der die während eines Abtastzyklus im Hochgeschwindigkeitsspeicher im ersten Zeitabschnitt gespeicherten- Originaldaten in einen Großspeicher E-2 geschrieben werden. Die im Speicher E-1 gespeicherten Daten werden während dieses zweiten Zeitabschnitts nicht gelöscht. Der Großspeicher E-2 ist ein Festspeicher, für welchen ein Magnetband geeignet ist. Der dritte Zeitabschnitt ist eine Zeit-

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dauer, während der gewünschte der im Hochgeschwindigkeitsspeicher E-1 gespeicherten Originaldaten ausgelesen werden, die ausgelesenen Daten mit einer bestimmten Arithmetik, zu der auch das Fehlen einer arithmetischen Operation gehören kann, verarbeitet werden, und die ausgelesenen und verarbeiteten Daten (im folgenden verarbeitete Daten genannt) auf die Ausgabeeinheit G zur Wiedergabe gegeben werden. Ein Arbeitszyklus ist durch die Vorgänge der vorgenannten drei Zeitabschnitte beendet, was der Beendigung eines Wellenlängen- · abtastzyklus des Spektralphotometers gemäß der Erfindung entspricht. Der Arbeitszyklus wird mit hoher Geschwindigkeit wiederholt.

Das Spektralphotometer weist eine Wiederaufrufbetriebsweise und eine Realzeitbetriebsweise auf. Bei der Realzeitbetriebsweise läuft der vorgenannte Arbeitszyklus parallel mit der tatsächlichen Messung in der optischen Einheit B ab. Die Wiederaufrufbetriebsweise ist eine andere Betriebsweise, bei welcher die in dem Speicher E-2 gespeicherten Originaldaten nach Beendigung der nachfolgenden Messung erneut ausgelesen, in geeigneter Weise angeordnet oder modifiziert werden, um so in gewünschter Form verarbeitete Daten, die auf die Einheit G gegeben werden, zu erzeugen.

Der Ausgäbeselektor 2 des Bedienungspults A-1 der Einheit A, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein Schalter zur Auswahl zwischen Realzeit- und Wiederaufrufbetriebsweise. Die Wiederaufrufbetriebsweise wird im einzelnen am Ende der Beschreibung erläutert.

Die optische Einheit B besteht aus einer Lichtquelle B-1 , für welche eine Xenon-Lampe oder eine Halogen-Lampe hinsichtlieh Helligkeit und Stabilität verwendbar ist, einem ein Beugungsgitter verwendendes Spektrometer B-2 des Czerny-Turner-Typs, einem Wellenlängenabtaster B-3, durch welchen das

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Spektrometer B-2 Licht einer abgetasteten bzw. ausgewählten Wellenlänge erzeugen kann, einen zum Abtasterb-3 gehörigen Wellenlängenleser B-4 und eine Meßvorrichtung B-5 zur Führung des vom Spektrometer B-2 ausgegangenen Lichts auf das Meßobjekt und zur Führung des Meßlichts vom Objekt zur Einheit C.

Eine Ausführungsform des Wellenlängenabtasters B-3 und des Wellenlängenlesers B-4 sind in Fig. 3 gezeigt.

Die in den Fig. 4 und 5 gezeigten Muster gehören zu dem Wellenlängenleser, mit welchem eine Wellenlänge während eines Wellenlängendurchfahrens gelesen wird. Die Wellenlängeabtastung wird gemäß der Erfindung unter Verwendung eines Beugungsgitters durchgeführt, das nach Czerny-Turner angeordnet ist. Das in Fig. 3 gezeigte Beugungsgitter 41 bildet zusammen mit anderen optischen Teilen (nicht gezeigt) das Czerny-Turner-Spektrometer (Spektroskop). Das Gitter 41 ist mittels eines Halters befestigt, welcher durch einen Torsionsstab 43 so gehalten wird, daß sich das Gitter'41 und der Stab 43 in der durch die Pfeilmarkierungen gezeigten Weise koaxial drehen. Das Gitter 41 führt mittels eines elektromagnetischen Mechanismus eine Drehschwingung entsprechend der Resonanzfrequenz des Torsionsstabs durch. Alle Kerbmarkierungen auf der Beugungsoberfläche des Gitters 41 sind parallel zur Achse desselben und schwingen zusammen mit dem Torsionsstab, so daß die Wellenlänge des vom Spektrometers B-2 ausgehenden Lichts innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs variiert und sich wiederholt. Das Spektrometer B-2 kann im Rahmen der Erfindung ein Monochromator sein. Auf der Rückseite des Gitters 41 ist, wie in Fig. 3 gezeigt, parallel zur Gitterebene ein Konkavspiegel 42 befestigt. Licht, das von einer Lichtquelle 47, welche zur Wellenlängenlesung angeordnet ist, ausgeht, wird durch eine Fokussierlinse 46 fokussiert und durchläuft eine Musterplatte 45, die für das Wellenlängenlesen eingerichtet ist.

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Die Musterplatte 45 ist eine dünne rostfreie Stahlplatte, welche in einem in Fig. 4 gezeigten Muster photogeätzt ist und bei welcher das Licht an den schraffierten Teilen nicht durchgelassen und an den nicht schraffierten Teilen durchgelassen wird. Licht, welches die Musterplatte 45 durchlaufen hat, wird an dem Konkavspiegel 42 reflektiert und auf einer in Fig. 3 gezeigten Bildebene A fokussiert, wo es ein reelles Bild erzeugt.

Das reelle Bild auf der Bildebene A wird durch eine Linse 44 vergrößert und erzeugt ein vergrößertes Bild des Muster der Platte 45 auf der Ebene B. Vier Photodetektoren, beispielsweise Phototransistoren 48a, 48b, 48c und 48d werden auf der Ebene B in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 3 angeordnet. Jeder der vier Photodetektoren 48a bis 48d ist entsprechend einem der vier Etagen des Musters der Platte 45, wie in Fig. 4 gezeigt, angeordnet und erzeugt ein Ausgangssignal, welches ein Eingangssignal bildet, das auf einen Auf-Ab-Zähler gegeben wird, der in eine Wellenlängensignalschaltung H-2 in Fig. 1 eingebaut ist.

Der Konkavspiegel 42, der entsprechend den Bewegungen des Gitters 41 eine Drehschwingung ausführt, ermöglicht, daß das Bild der Musterplatte 45, das auf der Ebene B erzeugt wird, ebenfalls eine Drehschwingung ausführt, d. h., das Bild des Musters 45 bewegt sich von einer Seite zur anderen über die Photodetektoren 48a bis 48d in Fig. 4. Die Bewegung des Bildes des Musters 45 über die Detektoren 48a bis 48d ändert die auf die einzelnen Photodetektoren 48a bis 48d gegebenen Lichtmengen, wodurch sich deren Ausgangssignale ändern. Auf die einzelnen Ausgangssignale der Photodetektoren 48a bis 48d hin ermöglicht die Wellenlängensignalschaltung H-2, daß der Auf-Ab-Zähler entsprechend der in Fig. 5 gezeigten Tabelle arbeitet. In Fig. 5 bezeichnet "t" einen Zustand, daß das Ausgangssignal des Photodetektors

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von niedrigem Pegel nach hohem Pegel geht, "j." einen Zustand, daß das Ausgangssignal von hohem Pegel nach niedrigem Pegel geht, "H" bedeutet einen Zustand, daß das Ausgangssignal auf hohem Pegel bleibt, "L" einen Zustand, daß das Ausgangssignal auf niedrigem Pegel bleibt und "*" bedeutet einen Zustand, daß das Ausgangssignal irgendeiner der vorgenannten Pegel sein kann, d. h., ein Ausgangssignal beliebigen Pegels läßt den Auf-Ab-Zähler unberührt. Entsprechend dem Zustand des Ausgangssignals der Photodetektoren 48a bis 48d zählt der Auf-Ab-Zähler auf oder ab. Der Auf-Ab-Zähler zählt jeweils um eins hinauf für eine Einheit des Musters 45, während sich das Muster 45 von rechts nach links in Fig. 4 bewegt, und jeweils um eins herunter für jede Teilung des Muster 45, während sich das Muster 45 von links nach rechts bewegt. In einem Zustand "Setzen", der in der Spalte "Zähler" in Fig. gezeigt ist, wird das Ausgangssignal der Wellenlängensignalschaltung H-2 auf einen Anfangswert der Wellenlängenabtastung gesetzt.

Dementsprechend erzeugt, während das Gitter 41 eine Drehschwingung mit Wellenlängendurchfahren durchführt, die WeI-lenlängensignalschaltung H-2 ein Digitalsignal, das den einzelnen Wellenlängen entspricht (im folgenden Wellenlängensignal genannt). Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht ein Minimalbit des Wellenlängensignals einer Wellenlängenänderung von 1nm, und der Wellenlängenabtastbereich liegt zwischen 350 nm und 700 nm.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Meßvorrichtung B-5. Vom Spektrometer (bzw. Monochromator) B-2 ausgehendes Licht wird durch einen Strahlenteiler 52 in zwei Lichtbündel zerlegt. Eines der zerlegten Bündel wird über eine optische Faser 54 auf ein Meßobjekt 56 gegeben, und ein weiteres Bündel wird an einem Spiegel 53 reflektiert und über eine optische Faser 54 auf eine Bezuqsprobe 57 zum

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Meßobjekt 56 gegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ■ ist das Meßobjekt ein lebendes Organon oder dergleichen, während die Bezugsprobe 57 eine weiße Streuplatte aus Magnesiumoxid oder dergleichen ist, welche so ausgelegt ist, daß sie Doppelstrahlen im Komplement mit den auf das Meßobjekt 56 gegebenen Strahlen zusammensetzt und alle Einflüße durch Schwankungen der Lichtquelle und anderes auf die Einstellung der Doppelstrahlen eliminiert. Die Strahlen über das Objekt 56 bzw. die Probe 57 werden durch die optischen Fasern bzw. 55 kondensiert und jeweils auf einen Photodetektor (eine Sekundärelektronenvervielfacherröhre oder dergleichen) 58 bzw. 5 9 einer Verstärkereinheit C gegeben.

Der Photodetektor C-1 der Einheit C in Fig. 1 stellt die zwei Photodetektoren 58 und 59, die dem Doppelstrahl entsprechen, dar und erzeugt zwei Ausgangssignale. Die zwei Ausgangssignale des Photodetektors C-1 werden durch einen Verstärker C-2 verstärkt und zur Berechnung eines Absorptionsgrads durch einen logarithmischen Verstärker C-3 in logarithmische Signale umgewandelt. Die zwei Ausgangssignale des logarithmischen Verstärkers C-3 werden zur Erzeugung eines Analogsignals, das den Absorptionsgrad des gemessenen Objekts 56 im Vergleich zur Bezugsprobe 57 darstellt, auf einen Differenzverstärker C-4 gegeben. Das durch den Differenzverstärker C-4 erzeugte Analogsignal wird durch den AD-Wandler D-1 in ein Digitalsignal umwandelt.

Der Vorgang, in dem die durch den AD-Wandler D-1 erzeugten Meßdaten in den Hochgeschwindigkeitsspeicher E-1 geschrieben werden,· d. h. , der Vorgang im oben genannten ersten Zeitabschnitt wird im folgenden nun erläutert.

über einen Startschalter 4 in Fig. 2 wird ein Befehl für den Messungsanfang und über ein Stopschalter 5 ein Befehl für das Ende der Messung gegeben (Fig. 2). Wenn der Selektor 2 für die Ausgabeweise auf Realzeitbetriebsweise

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steht und der Startschalter 4 betätigt wird, beginnt der Wellenlängenabtaster B-3 zu arbeiten und das Gitter führt für die Wellenlängenabtastung bzw. das Wellenlängendurchfahren eine Drehschwingung durch. Das Ausgangssignal des Wellenlängenlesers B-4, das die Wellenlänge des aus dem Ausgangsspalt im Spektrometer B-2 kommenden Lichts darstellt, bestimmt ein Ausgangssignal der Wellenlängensignalschaltung H-2. Das von der Schaltung H-2 erzeugte Wellenlängensignal, welches ein 9-Bit-Digitalsignal ist, wird über ein Gate H-3 in einen in Fig. 1 mit Adressenbus bezeichneten Bus eingeführt. Auf dem Bus befindliche Daten werden in die Steuereinheit H-1 im Takt eines Lesebefehlsignals S4 der Wellenlängensignalschaltung H-2 eingelesen.

Jedesmal wenn sich das Wellenlängensignal um ein Bit ändert, beispielsweise die Wellenlänge des Spektrometers sich um 1 nm ändert, sendet die Steuereinheit H-1 ein Befehlssignal S2 für den Beginn der Wandlung an den AD-Wandler D-1. Entsprechend Befehlssignal S2 wandelt der Wandler D-1 mit hoher Geschwindigkeit und erzeugt ein Wandlungsbeendigungssignal S3, das auf die Steuereinheit A-1 gegeben wird. Auf das Signal S3 hin erzeugt die Steuereinheit H-1 ein Signal S5, das ein Gate H-10 öffnet, womit die digital gewandelten Meßdaten auf den mit Datenbus bezeichneten Bus gegeben werden, und erzeugt damit auch ein Signal S6, durch welches ein Gate H-4 öffnen kann, sowie ein Schreibbefehlsignal S24, welches zur gleichen Zeit an den Hochgeschwindigkeitsspeicher E-1 gesandt wird, um die Meßdaten aus dem Wandler D-1 in diesen einzuschreiben. Die Adressierung während dieses Einschreibens in den Speicher E-1 basiert auf dem in die Steuereinheit H-1 von der Wellenlängensignals H-2 eingegebenen Wellenlängensignal. Daher werden die Meßdaten im Speicher E-1 an einer Adresse gespeichert, die der Wellenlänge des im Spektrometer B-2 gemessenen Lichts entspricht.

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Der Hochgeschwindigkeitsspeicher ist ein Random-Access-Speicher, welcher 16 Abtastzyklen speichern kann_f d. h.. Daten, die durch 16-maliges Wellenlängenabtasten gemessen sind, wobei die Meßdaten bezüglich der Wellenlänge aus 12 Bits und die Adresse aus 13 Bits besteht. Die Steuereinheit H-1 versieht den Speicher E-1 mit einer 13-Bit-Adresseninformation, während die Steuereinheit H-I ein Wellenlängenabtastzählsignal S7 von der Schaltung H-2 empfängt und ein Bit zur Speicherung des von der Schaltung H-2 erzeugten Wellenlängensignals in 9-Bits liefert. Die im Speicher E-1 gespeicherten Daten liegen während 16 Abtastzyklen im Speicher E-1.

Dementsprechend werden die bei den einzelnen Wellenlängenabtastungen wiederholt aufeinanderfolgend erhaltenen Originaldaten jeden Abtastzyklus X1 bis Xn für die einzelnen WeI-lenlängen L1 bis Lm in Blöcken gespeichert, wie dies in Fig. gezeigt ist.

Nachdem das Einschreiben der Daten, die im Rahmen einer Wellenlängenabtastung erhalten sind, in den Speicher E-1 beendet ist, geht das Spektralphotometer zum zweiten Zeitabschnitt über, d. h., die im Speicher E-1 während eines Abtastens gespeicherten Daten werden in den Großspeicher E-2 übertragen. Die Steuereinheit H-1, welche ein Wellenlangenzahlsignal erhält und die Beendigung einer einmaligen Wellenlängenabtastung nachweist, öffnet das Gate H-4 durch Signal S6 und das Gate H-9 durch Signal S8. Die Steuereinheit H-1 sendet ferner ein Übertragungsstart-Befehlssignal S9 an den· Speicher E-2 und zur gleichen Zeit einen Adressenbefehl auf den mit Adressenbus bezeichneten Bus, so daß im Speicher E-1 gespeicherte Daten über den Datenbus in den Speicher E-2 übertragen werden. Der Speicher E-2 speichert außerdem eine Marke, die einzelnen Abtastzyklusnummern entspricht, wenn die übertragenen Daten erhalten werden. Die Markennummer wird in 4-Zeichen-Darstellung auf eine Anzeige 15 in Fig. 2 wiedergegeben.

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Nach Beendigung der übertragung der Daten während einer Abtastung in den Speicher E-2 erzeugt dieser ein übertragungsbeendigungssignal S10, das auf die Steuereinheit H-1 gegeben wird, und das Arbeiten der Vorrichtung schreitet in den dritten Zeitabschnitt weiter.

Im dritten Zeitabschnitt werden die verarbeiteten Daten, die aus den im Speicher E-1 gespeicherten Daten ausgewählt und bearbeitet sind, auf die Ausgabeeinheit G übertragen. Vor diesem dritten Zeitabschnitt muß jedoch am Bedienungspult A-1 eingestellt werden, wie die Originaldaten ausgewählt und bearbeitet werden sollen, damit sich die gewünschten verarbeiteten Daten ergeben (im folgenden Meßweise genannt).

Die Meßweise gemäß der Erfindung wird im folgenden im einzelnen beschrieben.

Die Meßweise unterteilt sich in drei Meßweisen X, Y und Zj. von denen eine Meßweise durch einen Meßweisenselektor 1 am Bedienungspult A-1, der in Fig. 2 gezeigt ist, ausgewählt wird.

X-Meßweise; Die X-Meßweise wird zur Beobachtung einer zeitlichen Änderung des Äbsorptionsgrads für eine spezifische Wellenlänge ausgewählt. Jedes Wellenlängendurchfahren liefert die Originaldaten, die Wellenlängen im Abstand von 1 nm von L1 bis Lm entsprechen. Die X-Meßweise wählt aus jedem Durchfahren der Wellenlänge nur die Daten für die spezifische Wellenlänge aus und gibt die ausgewählten Daten auf die Einheit G zur Anzeige ihrer zeitlichen Änderung. Die Auswahl der spezifischen Wellenlänge geschieht durch Wellenlängeneinstellschalter 8 bis 13 in Fig. 2. Diese sechs Schalter 8 bis 13 sind Digitalschalter, von denen jeder eine Wellenlänge einstellt. Die Daten, die den einzelnen der sechs durch die sechs Schalter 8 bis 13 eingestellten Wellenlängen entsprechen, können auf dem X-T-Schreiber G-1 _f der ein Mehrfachschreiber ist, dargestellt werden.

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Die X-Meßweise wird nun im folgenden beschrieben. Mittels des Bedienungspults A-1 ausgewählte Inhalte werden durch ein Signal S1 in die Steuereinheit H-1 übertragen. Nach Beendigung des oben beschriebenen ersten und zweiten Zeitabschnitts liefert die Steuereinheit H-1 auf den mit Adressenbus bezeichneten Bus eine Adresseninformation über die Wellenlänge, die durch den betreffenden der Wellenlängeschalter 8 bis 13 eingestellt ist. Gleichzeitig erzeugt die Steuereinheit H-1 das Signal S6, durch welches das Gate H-4 geöffnet werden kann, und sendet ein Lesebefehlssignal S20 auf den Speicher E-1, um den mit Datenbus bezeichneten Bus mit Daten zu versehen, die einer im Speicher E-1 bezeichneten Adresse entsprechen. Die Steuereinheit H-1 öffnet ferner durch Signal S11 ein Gate H-14, wodurch die Daten auf dem Datenbus auf einen DA-Wandler H-19 gegeben werden können, welcher die Daten in Analogsignale umwandelt, die auf dem Schreiber G-1 wiedergegeben werden. Bei der besprochenen Ausführungsform enthält der Wandler H-19 sechs verschiedene DA-Wandler, die den sechs verschiedenen einzustellenden Wellenlängen entsprechen. Deshalb wird im dritten Zeitabschnitt der vorgenannte Ausgabezyklus sechsmal wiederholt, und die Absorptionsgraddaten werden in ihrer zeitlichen Änderung für sechs verschiedene Wellenlängen mit sich ändernder Zeit durch den Schreiber G-1 in dieser X-Meßweise aufgezeichnet.

Y-Meßweise; Diese Meßweise wird ausgewählt, wenn die Wellenlängenabtastdaten für einen Abtastzyklus als Funktion des Absorptionsgrades für jede Wellenlänge auf der Einheit G wiedergegeben werden sollen. Diese Meßweise benötigt nicht das vorgenannte Einstellen der Wellenlänge.

Im folgenden wird die Y-Meßweise erläutert. Im dritten Zeilabschnitt nach Beendigung des ersten und des zweiten Zeitabschnittesliefert die Steuereinheit H-1 auf den Adressenbus eine Adresseninformation, die einer Speicheradresse für die Daten

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der ersten Wellenlänge L1 im Wellenlängenabtastbereich entspricht, öffnet das Gate H-4 durch Signal S6 und sendet das Lesebefehlssignal S20 an den Speicher E-1, damit auf den Datenbus die im Speicher E-1 gespeicherten Daten, auf die sich der Befehl bezog, gegeben werden. Die Steuereinheit H-1 öffnet danach die Gates H-5 und H-6 durch Signale S16 und S17. Die auf dem Datenbus befindlichen Absorptionsgraddaten werden durch den DA-Wandler H-11 in ein Analogsignal umgewandelt, und das Analogsignal wird auf ein Speicheroszilloskop G-3 als Eingangssignal für die Y-Achse gegeben. Die auf dem Adressenbus befindlichen Daten werden durch die Logikschaltung H-12, welche eine Subtrahierschaltung umfaßt, in einen geeigneten numerischen Wert umgewandelt, und der durch die Schaltung H-12 erzeugte numerische Wert wird auf einen DA-Wandler H-13 gegeben. Ein analoges Ausgangssignal des Wandlers H-13 wird auf.die X-Achse des Speicheroszilloskops G-3 gegeben und betreibt dessen horizontale Achse.

Nach der vorgenannten Operation rückt die Steuereinheit H-1 die Adresseninformation um 1 Bit vor und wiederholt diese Operation. Solange bis die Operation die letzte Wellenlänge Lm des Abtastbereichs,mit 1-nm-Wellenlängenabstand erreicht, werden die Absorptionsgraddaten für die einzelnen Wellenlängen auf die Y-Achse des Oszilloskops G-3 im 1 nm-Wellenlängenabstand zur Wiedergabe eines Wellenlängenspektrums auf dem Oszilloskop gegeben.

Z-Meßweise; Diese Meßweise ist eine Zweiwellenlängenmeßweise, bei welcher die Differenz zwischen zwei Absorptionsgraden zweier ausgewählter Wellenlängen in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet wird. Bei dieser Meßweise werden zwei Wellenlängen durch die Wellenlängeneinstellschalter 8 bis 13 des Bedienungspults ausgewählt, um eine Differenz zwischen Absorptionsgraden der zwei Wellenlängen zu erhalten. Bei der vorliegenden Ausfuhrungsform können drei Paare aus jeweils

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zwei Wellenlängen eingestellt werden, d. h., Schalter 8 und 9, Schalter 10 und 11, Schalter 12 und 13. Wenn die Wellenlänge La durch Schalter 8 und die Wellenlänge Lb durch Schalter 9 eingestellt wird, erhält man eine Absorptionsgraddifferenz zwischen den zwei Wellenlängen D(La) - D(Lb).

Die Z-Meßweise wird nun erläutert. Im dritten Zeitabschnittnach dem ersten und zweiten Zeitabschnitt lieferbare Steuereinheit H-1 auf den Adressenbus eine Adresseninformation, die der durch den Schalter 8 eingestellten Wellenlänge entspricht, öffnet das Gate H-4 durch das Signal S6 und sendet das Auslesebefehlssignal S20 an den Speicher E-1, wodurch
der Datenbus mit den Daten der ausgewählten Wellenlänge versehen wird. Die Steuereinheit H-1 öffnet ferner das Gate
H-7 durch Signal S19 und sendet ein Einlesebefehlssignal

S22 an die Rechenschaltung S1 zur Speicherung von auf dem

Datenbus befindlichen Daten in einem Register der Schaltung F-1. Nach diesem Vorgang liefert die Steuereinheit H-1 auf
den Adressenbus eine Adresseninformation, die der durch den Schalter 9 eingestellten Wellenlänge entspricht, öffnet das Gate H-4 durch Signal S6 und sendet das Auslesebefehlssignal S20 auf den Speicher E-1, wodurch der Datenbus mit befehlsgemäßen vJellenlängendaten aus dem Speicher E-r1 versehen wird. Die Steuereinheit öffnet ferner das Gate H-7 durch das Signal S19 und sendet das Einlesebefehlssignal S22 an die Schaltung F-I zur Speicherung von auf dem Datenbus befindlichen
Daten in einem Register der Schaltung F-1.

Die Rechenschaltung F-1 enthält ein Register (a) zur
Kurzzeitspeicherurig, eine arithmetische Logikschaltung (b), bestehend aus einem Addierer, einem Subtrahierer und einem Dividierer, sowie ein Puffergate (c). Die die zwei Wellenlängen betreffenden Daten, die im Register (a) durch die
vorstehend beschriebene Operation gespeichert werden, werden durch den Subtrahierer der arithmetischen Logikschal-

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tung (b) voneinander subtrahiert, und das Ergebnis (die Differenzdaten) werden vorübergehend im Puffergate (c) gespeichert. Unmittelbar nach dieser Speicherung sendet die Steuereinheit H-1 ein Signal S23 an die Schaltung F-1 zur Übertragung der im Puffergate (c) befindlichen Daten auf den Datenbus und öffnet das Gate H-14 durch das Signal S11/ wodurch die Daten auf den DA-Wandler H-19 gegeben werden. Ein durch den Wandler H-19 geliefertes Analogsignal wird auf den Schreiber G-1 gegeben.

Da die beschriebene Ausführungsform in der Lage ist, drei Paare von Absorptionsdifferenzen zweier Wellenlängen darzustellen, führt die Steuereinheit H-1 die gleiche Operation mit einem Paar von Wellenlängen durch, die durch die Schalter 10 und 11 eingestellt sind, und die Ergebnisse der Rechenschaltung F-1 werden wiederum auf den Schreiber G-1 gegeben. Die Steuereinheit H-1 bearbeitet in gleicher Weise ein Wellenlängenpaar, das durch die Schalter 12 und 13 eingestellt ist. Dementsprechend werden Absorptionsgraddifferenzen für drei Paare von Wellenlängen als Funktion der Zeit durch zeitliche Verschiebung des Schreibers G-1 dargestellt. Obige Beschreibung der drei MeßweisenX, Y und Z bezieht sich auf die Vorgänge, wenn der Ausgabeselektor 2 auf Realzeitbetriebsweise und ein Mittelungs-Voreinstellschalter 6 auf "1" eingestellt ist. Der Mittelungs-Voreinstellschalter 6 wird im folgenden im einzelnen erläutert. Die gerade beschriebene Ausführungsform bietet eine Mittelungsoperation mit einer bestimmten Anzahl von Malen an, bei welcher hintereinander durch die einzelnen Wellenlängenabtastungen gewonnene Daten während einiger Male addiert und gemittelt werden, wobei die Mittelwerte zur Erzeugung der entsprechend der Meßweisen X, Y oder Z gewünschten Daten verarbeitet werden. Die Anzahl der Messungen, aus denen gemittelt werden soll, wird durch den Schalter 6 voreingestellt. Wenn der Schalter 6

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auf "2" oder mehr eingestellt ist, wird eine Mittelungsoperation durchgeführt, und die Vorgänge im dritten Zeitabschnittunterscheiden sich von den vorher beschriebenen.

X'-Meßweise; Es wird nun ein Ablauf beschrieben, wenn eine Mittelung bei der X-Meßweise durchgeführt wird. Die durch den Schalter 6 eingestellte Messungsanzahl, über die gemittelt werden soll, ist dabei zu 3 angenommen. Bei obiger X-Meßweise werden die durch die Schalter 8 bis 13 ausgewählten Wellenlängendaten unter den für die einzelnen Abtastzyklen in dem Speicher E-1 gespeicherten Daten ausgelesen und die ausgelesenen Daten auf den Schreiber G-1 gegeben. I.m dritten Zeitabschnitt bei dem Mittelungsvorgang werden jedoch Daten einer Wellenlänge (La), die durch einen Wellenlängeneinstellschalter ausgewählt ist, aufeinanderfolgend aus den im Register E-1 während dreier Abtastzyklen, die der laufende und die vorangehenden drei Abtastzyklen sind, gespeicherte Daten ausgelesen, und die ausgelesenen Daten werden auf den Datenbus unter der Steuerung durch die Steuereinheit H-1 gegeben. Die auf den Datenbus gegebenen Daten werden aufeinanderfolgend über das Gate H-7 in das Register (a) der Schaltung F-1 gegeben. Unter der Annahme, daß die. in die Schaltung F-1 eingelesenen Daten für drei Abtastzyklen D(L_a,X_b_₂), D(L_a, *_b_^) , ^D(I«_a# ^x _b) sind, wird die Mittelwertbildung durch Rechenschaltung F-1 folgendermaßen durchgeführt:

^D<^La' ^Xb-2^{) + D(L}a' ^Xb-1> ^{+ D(L}a' V

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Das Ergebnis der Berechnung wird der Schaltung F-1 unter der Steuerung durch die Steuereinheit H-1 auf den Datenbus gegeben und dem DA-Wandler H-19 zugeführt. Ein Aus

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gangssignal, das durch den Wandler H-19 gewandelt worden ist, wird auf den Schreiber G-1 gegeben. Daten der ausgewählten Wellenlängen für alle drei Abtastzyklen werden addiert und gemittelt und der Schreiber gibt auf der Basis der gemittelten Daten einen Absorptionsgrad in Abhängigkeit von der Zeit wieder. Der Mittelungsvoreinstellschalter 6 kann bis hinauf zu 16 gesetzt werden.

Y'-Meßweise; Ein Vorgang, wie er auftritt, wenn die Y-Meßweise mit Mittelung durchgeführt wird, wird nun erläutert. Wie bei der Y-Meßweise beschrieben, wird Adresseninformation auf dem Adressenbus, die einer Wellenlänge entspricht,

auf die X-Achse des Speicheroszilloskops G-3 über das Gate H-6, Schaltung H-12 und Wandler H-13 gegeben, während die Meßdaten auf dem' Datenbus zu der vorgenannten Wellenlänge auf die Y-Achse des Oszilloskops über das Gate H-5 und den Wandler H-11 gegeben wird. Die auf die Y-Achse des Oszilloskops G-3 gegebenen Daten sind Mittelwerte der Meßdaten für die einzelnen Wellenlängen über eine Anzahl von Abtastzyklen, die durch den Voreinstellschalter 6 eingestellt ist. Der Steuervorgang hierzu ergibt sich aus der Beschreibung zur X-Meßweise. D. h., Daten zu einer spezifischen Wellenlänge während mehrerer ausgewählter Abtastzyklen werden aus dem Register E-1 auf dem Datenbus zur Speicherung in der Schaltung F-T ausgelesen, während das Gate H-5 geschlossen ist. Die Schaltung F-1 führt eine Mittelwertbildung der gespeicherten Daten durch, und die verarbeiteten Daten werden wieder auf den Datenbus gegeben. Die auf den Datenbus·gegebenen Daten werden über das Gate H-5, welches durch das Signal F-16 geöffnet wird, auf die Y-Achse des Speicheroszilloskops G-3 gegeben.

Z'-Meßweise: Die Arbeitsweise, wenn die Z-Meßweise mit Mittelwertbildung durchgeführt wird, wird nun beschrieben. Bei der Z-Meßweise werden die Daten zweier durch ein Paar von Wellenlängeneinstellschaltern ausgewählter Wellenlängen auf=

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einanderfolgend vom Speicher E-1 auf die Schaltung F-1 ausgelesen, wonach die Schaltung F-1 eine Differenz von Absorptionsgraden errechnet. In der Z¹-Meßweise werden, wenn die Daten für eine von zwei Wellenlängen vom Speicher E-1 auf die Schaltung F-1 übertragen werden, Daten für eine Anzahl von Abtastzyklen, welche durch den Schalter 6 voreingestellt ist, übertragen. Mit den in die Schaltung F-1 übertragenen Daten wird eine Mittelwertbildung durchgeführt und der Mittelwert vorübergehend in der Schaltung F-1 gespeichert. Daten für eine andere Wellenlänge werden in gleicher Weise verarbeitet. Daten für eine Anzahl von Abtastzyklen, die durch den Mittelungsvorwahlschalter ausgewählt ist, werden in die Schaltung F-1 übertragen und dort gemittelt. In der Schaltung F-1 wird eine Differenz zwischen den zu den beiden Wellenlängen gehörigen Mittelwertdaten errechnet und auf den Schreiber G-1 gegeben.

Schließlich wird nun die oben erwähnte Wiederaufruf-Arbeitsweise erläutert. Bei der Wiederaufrufmeßweise wird ein ausgewählter Teil von im Speicher E-'2 gespeicherten Daten wiederaufgerufen und Daten für die einzelnen Abtastzyklen (d. h. Daten innerhalb eines Blocks) werden nachfolgend in den Speicher E-1 geschrieben, während die Vorgänge im dritten Zeitabschnitt so durchgeführt werden, daß verarbeitete Daten, welche in geeigneter Weise angeordnet und abgewandelt sind, erzeugt werden.

Eine Zehnertastatur 14 des Bedienungspults A-1 wählt einen Anfangsblock von Daten aus, welche aus dem!Speicher E-2 ausgelesen werden. Wie oben beschrieben, sind die in den einzelnen Blöcken im Speicher E-2 gespeicherten Daten markiert, und der Anfangsblock wird ausgewählt, indem mit der Zehnertastatur 14 die Markierungsnununer des Anfangsblocks in dekadischem Code eingegeben und ein Dateneingabeschalter gedrückt wird. Wenn der Startschalter 4 gedrückt ist, sendet

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die Steuereinheit H-1 ein Signal an den Speicher E-2 und sucht den ausgewählten Anfangsblock. Wenn der Anfangsblock gefunden ist, werden die Daten des Anfangsblocks durch die Gates H-8 und H-4 in den Speicher E-1 übertragen und die Operation im dritten Zeitabschnitt durchgeführt. Der Vorgang, daß die Daten aufeinanderfolgender Blöcke vom Speicher E-2 in den Speicher E-1 übertragen werden,und der Ausgabevorgang im dritten Zeitabschnitt werden solange wiederholt, bis der Stopschalter 5 gedrückt wird.

Der Ausgabevorgang im dritten Zeitabschnittkann entsprechend irgendeiner der Meßweisen X, Y, Z, X¹, Y' und Z¹ durchgeführt werden. In Y- oder Y"-Meßweise, welche ein Wellenlängenspektrum oder Wellenlängenspektren wiedergibt, kann der X-Y-Schreiber G-2 zusammen mit dem Speicheroszilloskop G-3 im Hinblick auf Wiederaufrufzeit bzw. Ansprechgeschwindigkeit verwendet werden.. Ein Intervallausgabe-Einstellschalter 7 in Fig. 2 wird bei der Wiederaufruf-Betriebsweise nach Wahl verwendet. Obige Beschreibung der Wiederaufruf-Betriebsweise bezieht sich auf den Zustand, daß der Einstellschalter 7 auf 1 eingestellt ist, wo ein Ausgabevorgang im dritten Zeitabschnitt in der ausgewählten Meßweise jedesmal ausgeführt wird, wenn die Originaldaten für einen Abtastzyklus aus dem Speicher E-2 ausgelesen sind. Wenn der Schalter 7 auf 2 oder allgemein auf eine u. U. noch größere Zahl N eingestellt ist, wird ein Vorgang im dritten Zeitabschnitt jedesmal durchgeführt, wenn Originaldaten für N Abtastzyklen ausgelesen sind. D. h.', Originaldaten werden in einem Intervall von N Abtastzyklen Stichprobenhaft entnommen und auf den Originaldaten für einen Abtastzyklus basierende verarbeitete Daten werden in der Einheit G wiedergegeben, wobei aber der Ausgabevorgang in dritten Zeitabschnitt nicht durchgeführt wird, während nicht Stichprobenhaft ausgewählte Originaldaten ausgelesen werden. Dies ermöglicht, mit der Einheit G Daten in Äbhängig-

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keit von der Zeit über sehr große Bereiche darzustellen.

Bei der beschriebenai Ausführungsform wird das Wellenlängenabtasten bzw. -durchfahren in der optischen Einheit B mittels einer mechanischen Drehschwingung des Beugungsgitters 41 durchgeführt, wodurch jedoch die Erfindung nicht eingeschränkt wird. Das Wellenlängendurchfahren kann auch durch eine andere Konstruktion durchgeführt werden, nämlich dadurch _t daß weißes Licht auf das zu messende Objekt eingestrahlt wird, daß das vom Objekt erhaltene Licht durch ein Spektrometer verarbeitet: wird, ein Bildsensor oder -sensoren auf einer Ausgangsebene des Spektrometers angeordnet sind und ein Ausgangssignal des bzw. der Bildsensoren elektronisch abgetastet wird, womit die in Fig. 3 bis 5 dargestellte Technik des Lesens einer Wellenlänge nicht benötigt wird. Der Vorgang der Anordnung oder Abwandlung der Originaldaten bei der beschriebenen Ausführungsform soll keine Einschränkung der Erfindung sein. Andere Vorgänge können ebenfalls verwendet werden, so kann eine Differenz zwischen einem Wellenlängenspektrum eines Abtastzyklus und einem Wellenlängenspektrum eines anderen Abtastzyklus zur Wiedergabe in der Einheit G berechnet werden, ebenso verschiedene andere Vorgänge oder Steuerfunktionen. Das"Spektrometer, welches gleichzeitig mißt und Daten innerhalb eines weiten Wellenlängenbereichs speichert und dabei ein einzelnes optisches System verwendet, arrangiert und modifiziert die Meßdaten für die Wiedergabe _L führt die einzelnen Meßweisen, wie etwa eine Meßweise zur Wiedergabe der Änderung eines Absorptionsgrades in Abhängigkeit von der Zeit,zur Wiedergabe von Wellenlängenspektren, zur Wiedergabe von Absorptionsgraddifferenzen zwischen zwei spezifischen Wellenlängen in Abhängigkeit von der Zeit usw., einfach durch Umschalten seines Selektors aus. D. h._r die Erfindung liefert Meßdaten, welche bei einer einzigen Meßvorrichtung in verschiedenen Weisen arrangiert und modizir-

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ziert sind und kommt anders als die Geräte des Standes der Technik ohne die Wiederholung ähnlicher Messungen, entsprechend dem Ziel der Erfindung,aus, so daß sie insbesondere zur Beobachtung von Stoffwechselreaktionen von Organonen brauchbar ist.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß die Erfindung ein Spektralphotometer zur Messung und Wiedergabe von Absorptionsgradänderungen in Abhängigkeit von der Zeit, Wellenlängenspektren, Absorptionsgraddifferenzen zwischen zwei spezifischen Wellenlängen in Abhängigkeit von der Zeit schafft, welches einen Wellenlängenabtaster zur Abtastung, einen Wellenlängenleser zur Erzeugung eines Wellenlängensignals, einen Photodetektor zum Nachweis von Licht, welches durch obigen Abtaster ausgewählt ist, zwei Speicher zur Speicherung von durch den Photodetektor erzeugten zu dem Wellenlängensignal gehörigen Daten, eine Rechenschaltung zur Verarbeitung der Daten und wenigstens eine Anzeige zur Wiedergabe der verarbeiteten Daten umfaßt.

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Leerseite

Claims

WILHELMS & KILIAN PATENTANWÄLTE OMRON TATEISI ELECTRONICS CO. KYOTO JAPAN Spektralphotometer DR. ROLF E.WILHELMS DR. HELMUT KILIAN GEIBELSTRASSE β 8OOO MÜNCHEN 8O TELEFON (0 89) 47 AO 73· TELEX 52 34Θ7 (wilp-d) TELEGRAMME PATRANS MÜNCHEN Priorität: 19. August 1977 - Japan - 99306/1977 PATENTANSPRÜCHE

1. Spektralphotometer, gekennzeichnet
durch eine Abtasteinrichtung zur Einstrahlung von Licht auf ein mit dem Photometer zu messendes Objekt, zum Empfang von durch
das Objekt reflektiertem oder durch dieses durchgelassenem Licht, zur wenigsten einmaligen Wiederholung einer Wellenlängenabtastung und zur Erzeugung eines Analogsignals, welches einen Lichtpegel des empfangenen Lichts für die einzelnen zu der Wellenlängenabtastung gehörigen Wellenlänge darstellt; eine zu der Abtastein-

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richtung gehörige Leseeinrichtung zum Ablesen der Wellenlängen während der Wellenlängenabtastung; eine AD-Wandlereinrichtung (D-1) zur Umwandlung des analogen Signals in ein digitales Signal; eine Speichereinrichtung (E-1, E-2) zur Speicherung von Daten, welche durch die AD-Wandlereinrichtung gewandelt worden sind; eine Einstelleinrichtung zur Einstellung von Befehlsdaten für die Messung; eine datenselektive arithmetische Einrichtung zum Auslesen von in der Speichereinrichtung gespeicherten Daten entsprechend den Befehlsdaten und zur Verarbei-0 tung der ausgelesenen Daten mit einer bestimmten Arithmetik und eine Ausgabeeinrichtung zur Wiedergabe der verarbeiteten Daten in einer bestimmten Ausgabeweise.

2. Spektralphotometer nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Befehlsdaten durch die Einstelleinrichtung so eingestellt sind, daß die datenselektive arithmetische Einrichtung die gespeicherten Daten entsprechend einer bestimmten Wellenlänge ausliest.

3. Spektralphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Befehlsdaten durch die Einstelleinrichtung so eingestellt sind, daß die datenselektive arithmetische Einrichtung gespeicherte Daten für jede Wellenlänge zur Aufgabe derselben auf die Ausgabeeinrichtung ausliest und die Ausgabeeinrichtung ein gewünschtes Spektrum wiedergibt.

4. Spektralphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Befehlsdaten durch die Einstelleinrichtung so eingestellt sind, daß die datenselektive arithmetische Einrichtung die gespeicherten Daten entsprechend

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zweier bestimmter Wellenlängen ausliest und eine Differenz zwischen den den beiden Wellenlängen entsprechenden ausgelesenen Daten berechnet.

5. Spektralphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es eine Ausgabeauswahleinrichtung zur Auswahl einer bestimmten Ausgabeweise als Realzeitoder Wiederaufrufweise aufweist, wobei die Speichereinrichtung einen Hochgeschwindigkeitsspeicher (E-1) zur vorübergehenden Speicherung gespeicherter Daten entsprechend den Wellenlängen, während die Wellenlängenabtastung eine vorgegebenen Anzahl von Malen wiederholt wird, umfaßt, wobei die umgewandelten Da^ ten durch die AD-Wandlereinrichtung (D-1) nacheinander erzeugt werden, und ferner einen Großspeicher (E-2) zur Speicherung aller gewandelten Daten entsprechend den einzelnen Wellenlängenabtastungen aufweist, und daß die datenselektive arithmetische Einrichtung gewünschte Daten aus dem Hochgeschwindigkeitsspeicher parallel mit dem Arbeiten der Abtasteinrichtung zur Verarbeitung der ausgelesenen Daten mit einer vorgegebenen Arithmetik entsprechend den Befehlsdaten ausliest, wenn die Realzeitbetriebsweise eingestellt ist, und daß sie aus dem Großspeicher Daten entsprechend dem Befehlsdaten zur Verarbeitung der ausgelesenen Daten mit einer vorgegebenen Arithmetik ausliest, wenn die Wiederaufrufbetriebsweise eingestellt ist.

6. Spektralphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (E-1, E-2) Daten entsprechend den einzelnen Wellenlängen innerhalb des Abtastbereichs für jede Wellenlängenabtastung speichert, wobei die Daten durch den AD-Wandler (D-1) aufeinanderfolgend erzeugt werden, daß die Einstelleinrichtung einen Mittelungsvoreinstellschalter (6) zur Einstellung der Anzahl von Messung-

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gen, aus denen der Mittelwert gebildet werden soll, umfaßt und daß die datenselektive arithmetische Einrichtung in der Speichereinrichtung über die Wellenlängenabtastung gespeicherten Daten in der Mittelungsanzahl ausliest und die ausgelesenen Daten in Mittelung für die einzelnen Wellenlängen verarbeitet.

7. Spektralphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es eine Intervalleinstellein- richtung zur Einstellung von Befehlsdaten für das Auslesen von in der Speichereinrichtung (E-1, E-2) gespeicherten Daten jede vorgegebene Anzahl von Abtastzyklen aufweist, wobei die Speichereinrichtung von der AD-Wandlereinrichtung (D-1) hergeleitete Daten entsprechend den einzelnen Wellenlängen im Abtastbereich speichert,und daß die datenselektive arithmetische Einrichtung aus der Speichereinrichtung Daten Stichprobenhaft entsprechend den in der Intervalleinstelleinrichtung eingestellten Befehlsdaten entnimmt.

8. Spektralphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Speichereinrichtung (E-1, E-2) einen Hochgeschwindigkeitsspeicher (E-1) zur vorübergehenden Speicherung von aufeinanderfolgend von der AD-Wandlereinrichtung (D-1) hergeleiteten Daten für jede Abtastung während einer vorgegebenen Anzahl von Abtastungen und einen Großspeicher (E-2) zur Speicherung der in den einzelnen Abtastungen gemessenen Daten aufweist, wobei von der AD-Tiandlereinrichtung in einer Wellenlängenabtastung mit der Äbtasteinrichtung hergeleitete Daten in dem Hochgeschwindigkeitsspeicher gespeichert werden und die während einer vorgegebenen Anzahl von Wellenlängenabtastzyklen gespeicherten Daten aus dem Hochgeschwindigkeitsspeicher in den Großspeicher übertragen werden.

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9. Spektralphotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Beugungsgitter (41) vorgesehen ist, und daß die Leseeinrichtung eine Lichtquelle (47) einen Spalt (45) mit einem bestimmten Muster, einen auf der Drehachse des Beugungsgitters angeordneten Reflektor (42), wobei der Reflektor mit dem Gitter fest verbunden ist und der Spalt zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor angeordnet ist, und einen Photodetektor (48), welcher auf der durch das durch den Reflektor reflektierte Licht erzeugten Bildebene des Spaltes mit dem bestürmten Muster angeordnet ist/ aufweist, wobei der Photodetektor ein Ausgangssignal erzeugt, das die den Drehwinkeln des Gitters während der Wellenlängenabtastung entsprechenden Wellenlängen wiedergibt«

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