Claims (25)
D1PL.-ING. R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNERD1PL.-ING. R. SPLANEMANN dipl-chem. dr. B. REITZNER
iUSEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO · MANOATAIRES ASStES PRES L1OEBiUSEL. REPRESENTATIVE AT THE EPO · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO · MANOATAIRES ASStES PRES L 1 OEB
Varian Techtron Pty Limited 5. Juni 1981Varian Techtron Pty Limited June 5, 1981
679-687 Springvale Road679-687 Springvale Road
Mulgrave, VictoriaMulgrave, Victoria
Australien 4958-1-11.175Australia 4958-1-11.175
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Ableitungen photometrischer SignaleMethod and device for determining the derivatives of photometric signals
PatentansprücheClaims
Spektralapparat zum Analysieren einer Probe, enthaltend Containing spectral apparatus for analyzing a sample
eine Einrichtung zum Erzeugen eines photometrischen Signals, das für eine zu analysierende Probe charakteristisch
ist;a device for generating a photometric signal which is characteristic of a sample to be analyzed
is;
Differenziereinrichtungen zum Empfang des photometrischen Signals und zum Differenzieren des photometrischen
Signals bei vorbestimmten Differenzierintervallen; undDifferentiating means for receiving the photometric signal and for differentiating the photometric
Signal at predetermined differentiation intervals; and
eine Tiefpaß-Ausgangsfilter-Einrichtung, die das differenzierte Signal von den Differenziereinrichtungen
empfängt und durch Filtern des differenzierten Signals bei FilterIntervallen, die kürzer
als die Differenzierintervalle sind, ein interpoliertes
differenziertes Ausgangssignal wiedergewinnt. a low pass output filter means which the differentiated signal from the differentiating means
receives and by filtering the differentiated signal at filter intervals that are shorter
than the differentiating intervals are an interpolated
recovered differentiated output signal.
2. Spektralapparat nach Anspruch 1, worin die Einrichtung zum Erzeugen des photometrischen Signals
enhält:2. Spectral apparatus according to claim 1, wherein the means for generating the photometric signal
contains:
eine Strahlungsenergiequelle zum Erzeugen eines Strahlungsenergie-Strahls, dem die Probe ausgesetzt
werden kann;a radiant energy source for generating a beam of radiant energy to which the sample is exposed
can be;
einen Detektor zum Empfang des Strahls nach dem Durchgang durch die Probe und zur Erzeugung eines
photometrischen Analogsignals, das für die Probe charakteristisch ist;a detector for receiving the beam after passing through the sample and producing one
analog photometric signal characteristic of the sample;
einen Analog-Digital-Wandler zum Umwandeln des photo-an analog-to-digital converter for converting the photo-
metrischen Analogsignals in photometrische Digitalsignale, die das photometrische Signal bilden;
undmetric analog signal to photometric digital signals that make up the photometric signal;
and
eine vordifferenzierende bzw. vor dem Differenziervorgang
wirkende digitale Filtereinrichtung zum Empfang des digitalen photometrischen Signals
und zum Entfernen von dessen höherfrequenten Komponenten sowie zur Glättung des digitalen photometrischen
Signals. ,-. a pre-differentiating or before the differentiating process
Acting digital filter device for receiving the digital photometric signal
and to remove its higher frequency components and to smooth the digital photometric
Signal. , -.
3. Spektralapparat nach Anspruch 2, worin die digitalen
photometrischen Signale bei Eingangsintervallen erzeugt werden, die kürzer als die Differenzierintervalle
sind.3. Spectral apparatus according to claim 2, wherein the digital
photometric signals are generated at input intervals that are shorter than the differentiation intervals
are.
4. Spektralapparat nach Anspruch 3, worin die vordifferenzierende bzw. vor dem Differenziervorgang
wirkende digitale Filtereinrichtung ein rekursives Digital-Filter mit einer Abschneidfrequenz von etwa
7 Eingangsinvervallen aufweist.4. Spectral apparatus according to claim 3, wherein the pre-differentiating or before the differentiating process
Acting digital filter device is a recursive digital filter with a cutoff frequency of approximately
7 has input intervals.
5. Spektralapparat nach Anspruch 3, worin die Differenziereinrichtungen
so betrieben werden, dass sie die erste Ableitung des photometr'ischen Signals
durch einen Näherungsalgorithmus berechnen, der die Berechnung der Änderung des photometrischen
Signals zwischen aufeinanderfolgenden Differenzierintervallen umfasst.5. Spectral apparatus according to claim 3, wherein the differentiating means
operated in such a way that they are the first derivative of the photometric signal
compute through an approximation algorithm which is the computation of the change in photometric
Signal includes between successive differentiation intervals.
6. Spektralapparat nach Anspruch 5, worin die D'ifferenziereinrichtungen
einen zweistufigen, nichtrekursiven Digital-Filter umfassen.6. Spectral apparatus according to claim 5, wherein the D'ifferenziereinrichtungen
comprise a two-stage, non-recursive digital filter.
7. Spektralapparat nach Anspruch 3, worin die Differenziereinrichtungen
die zweite Ableitung des pho-7. Spectral apparatus according to claim 3, wherein the differentiating means
the second derivative of the pho-
tometrischen Signals durch einen Näherungsalgorithmus
berechnen, der die Berechnung vontometric signal through an approximation algorithm
compute, which does the computation of
PSt -PS t -
enthält, worincontains where
PS 2 eine erste abgetastete photometrische Signalamplitude,
PS... eine zweite abgetastete photometrische Signalamplitude
ein Differenzierintervall nach der ersten Abtastung, undPS 2 a first sampled photometric signal amplitude,
PS ... a second sampled photometric signal amplitude a differentiation interval after the first sampling, and
PS. eine dritte und die letzte ein Differenzierintervall
nach der zweiten Abtastung abgetastete photometrische Signalamplitude darstellt.PS. a third and the last a differentiation interval
represents the photometric signal amplitude sampled after the second scan.
8. Spektralapparat nach Anspruch 7, worin die Differenziereinrichtungen
ein dreistufiges nicht-rekursives Digital-Filter umfassen.8. Spectral apparatus according to claim 7, wherein the differentiating means
comprise a three-stage non-recursive digital filter.
9. Spektralapparat nach Anspru ch 7, worin die Aüsgangsfiltereinrichtung
ein zweipoliges rekursives Digital-Filter enthält, dem die zweite Ableitung des Signals bei jedem zweiten Eingangsintervall angelegt
wird, um ein erstes gefiltertes Ausgangssignal zu erhalten, und wobei das erste gefilterte Ausgangssignal
bei jedem anderen Eingangsintervall wieder an das Ausgangsfilter gelegt wird, um das interpolierte
Ableitungs-Ausgangssignal zu erhalten.'9. Spectral apparatus according to Anspru ch 7, wherein the output filter device
contains a bipolar recursive digital filter to which the second derivative of the signal is applied every other input interval
to obtain a first filtered output signal, and wherein the first filtered output signal
at every other input interval the output filter is applied again to the interpolated
To obtain derivative output. '
10. Spektralapparat nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsfiltereinrichtungen
ein rekursives Digital-Filter umfassen.10. Spectral apparatus according to claim 1, wherein the output filter means
include a recursive digital filter.
11. Spektralapparat nach Anspruch 10, worin die Filter-Intervalle etwa 15mal kürzer als die Differenzierintervalle
sind.11. Spectral apparatus according to claim 10, wherein the filter intervals are approximately 15 times shorter than the differentiating intervals
are.
12. Spektralapparat nach Anspruch 10 oder 11, worin das Filter einen Rückkopplungsfaktor von etwa
O.97 aufweist.12. The spectral apparatus of claim 10 or 11, wherein the filter has a feedback factor of about
O.97 has.
13. Spektralapparat nach Anspruch 10, 11 oder 12,
worin das Filter eine Abschneidfrequenz zwischen 1 und 4 Sekunden aufweist.13. Spectral apparatus according to claim 10, 11 or 12,
wherein the filter has a cutoff frequency between 1 and 4 seconds.
14. Spektralapparat nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Filter ein zweipoliges rekursives
Digital-Filter ist.14. Spectral apparatus according to one of claims 10 to 13, wherein the filter is a two-pole recursive
Digital filter is.
15. Spektralapparat nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
worin das Filter ein vierpoliges rekursives Digital-Filter ist.15. Spectral apparatus according to one of claims 10 to 13,
wherein the filter is a four-pole recursive digital filter.
16. Spektralapparat nach einem der Ansprüche 10 bis 13, worin das Filter eine zunehmend höhere Anzahl
von Polen und eine abnehmend niedrigere Abschneidefrequenz für Ableitungen zunehmend höherer
Ordnung aufweist.16. Spectral apparatus according to any one of claims 10 to 13, wherein the filter is an increasingly larger number
of poles and a decreasingly lower cut-off frequency for derivatives of increasingly higher ones
Has order.
17. Spektralapparat nach Anspruch 1, worin die Ausgangsfiltereinrichtungen
ein nicht-rekursives Digital-Filter aufweisen.17. Spectral apparatus according to claim 1, wherein the output filter means
have a non-recursive digital filter.
18. Spektralapparat nach Anspruch 1, worin die Ausgangseinrichtungen
Digital-Analog-Wandler zum Umsetzen des abgeleiteten Ausgangssignals in
ein analoges abgeleitetes Ausgangssignal aufweisen. 18. A spectral apparatus according to claim 1, wherein the output means
Digital-to-analog converter for converting the derived output signal into
have an analog derived output signal.
19. Spektralapparat nach Anspruch 18, worin die Analog-Digital-Wandler und die Digital-Analog-Wandler
dieselben Einrichtungen darstellen, die19. The spectral apparatus of claim 18, wherein the analog-to-digital converters and the digital-to-analog converters
represent the same facilities that
in abwechslnd geläufigen Arbeitsweisen betrieben werden.be operated in alternating familiar working methods.
20. Verfahren zur Spektralanalyse einer Probe mit den Verfahrensschritten:20. Procedure for the spectral analysis of a sample with the following procedural steps:
Erzeugen eines photometrischen Signals, das für die zu analysierende Probe charakteristisch ist;
Erzeugen einer Ableitung1des photometrischen Signals
bei vorbestimmten Differenzierintervallen, undGenerating a photometric signal which is characteristic of the sample to be analyzed; Generating a derivative 1 of the photometric signal at predetermined differentiation intervals, and
Filtern des abgeleiteten Signals, um unerwünschte höherfrequente Komponenten zu entfernen und um
gleichzeitig ein interpoliertes abgeleitetes Ausgangssignal durch Filtern des abgeleiteten
Signals bei Filterinvallen wieder herzustellen, die kürzer als die Differenzierintervalle sind.Filtering the derived signal to remove unwanted higher frequency components and around
at the same time an interpolated derived output signal by filtering the derived
To restore the signal at filter intervals that are shorter than the differentiation intervals.
21. Verfahren zur Spektralanalyse nach Anspruch 20 mit den Schritten:21. A method for spectral analysis according to claim 20 with the steps:
Erzeugen eines Strahlungsenergie-Strahls, dem die Probe ausgesetzt werden kann,
Empfang dieses Strahls nach Durchgang durch die Probe und Erzeugen eines analogen photometrischen
Signals, das für die Probe charakteristisch ist,Generating a beam of radiant energy to which the sample can be exposed,
Receipt of this beam after passing through the sample and generating an analog photometric
Signal characteristic of the sample,
Umsetzen des analogen photometrischen Signals in digitale photometrische Signale, die das photometrische
Signal darstellen, und Filtern des digitalen photometrischen Signals, um dessen höherfrequente Komponenten zu entfernen
und das digitale photometrische Signal zu glätten.Converting the analog photometric signal into digital photometric signals that the photometric
Plot the signal and filter the digital photometric signal to remove its higher frequency components
and smooth the digital photometric signal.
22. Verfahren zur Spektralanalyse nach Anspruch 21, worin die digitalen photometrischen Signale
bei Eingangsintervallen erzeugt werden, die kür-22. A method for spectral analysis according to claim 21, wherein the digital photometric signals
are generated at input intervals that are shorter
zer als die Differenzierintervalle sind.are zer than the differentiation intervals.
23. Verfahren zur Spektralanalyse nach Anspruch 20,
wobei die Erzeugung der Ableitung die Berechnung der ersten Ableitung des photometrischen Signals
mittels eines Näherungsalgorithmus umfasst, der die Berechnung der Änderung des photometrischen
Signals zwischen aufeinanderfolgenden Differenzierintervallen einschliesst.
1023. A method for spectral analysis according to claim 20,
wherein generating the derivative calculating the first derivative of the photometric signal
by means of an approximation algorithm that calculates the change in the photometric
Signal between successive differentiation intervals.
10
24. Verfahren zur Spektralanalyse nach Anspruch 20,
wobei die Erzeugung der Ableitung die Berechnung der zweiten Ableitung des photometrischen Signals
mittels eines Näherungsalgorithmus umfasst, die die Berechnung24. The method for spectral analysis according to claim 20,
wherein generating the derivative calculating the second derivative of the photometric signal
by means of an approximation algorithm that includes the calculation
PSt -PS t -
einschliesst, wobeiincludes, where
pS._„ eine erste abgetastete photometrische
Signalamplitude, p S._ "a first sampled photometric signal amplitude,
PS... eine zweite abgetastete photometrische
Signalamplitude ein Differenzierintervall nach der ersten Abtastung undPS ... a second sampled photometric
Signal amplitude a differentiation interval after the first sample and
PS. eine dritte und die letzte Eindifferenzierintervall
nach der zweiten Abtastung abgetastete photometrische Signalamplitude darstellt.PS. a third and the last indifferentiation interval
represents the photometric signal amplitude sampled after the second scan.
25. Verfahren zur Spektralanalyse nach Anspruch 20, wobei die Filterintervalle etwa 15mal kürzer als
die Differenzierintervalle sind.25. The method for spectral analysis according to claim 20, wherein the filter intervals are about 15 times shorter than
are the differentiation intervals.