DE3133000C2 - Spektrumanzeigesystem - Google Patents

Abstract

Ein Spektrumanzeigesystem zum Anzeigen eines durch ein wissenschaftliches Instrument (1), wie z.B. ein Massenspektrometer, erhaltenen Spektrums in Farben wird offenbart, bei dem Videosignale zur Erzeugung zweier Farben einer Farbanzeigevorrichtung (15), wie z.B. einer Kathodenstrahlröhre (CRT) zugeführt werden, ein Videosignal zur Erzeugung einer roten Farbe Information bezüglich eines ersten Spektrums enthält und ein Videosignal zur Erzeugung einer blauen Farbe Information bezüglich eines zweiten Spektrums enthält, so daß ein Bereich auf einer Anzeigefläche, wo das erste Spektrum und das zweite Spektrum miteinander übereinstimmen, eine Magentarotfarbe annimmt, wenn das Videosignal zur Erzeugung der roten Farbe und das Videosignal zur Erzeugung der blauen Farbe gleichzeitig der Farbanzeigevorrichtung (15) zugeführt werden. Demgemäß macht es dieses Spektrumanzeigesystem möglich, den Grad der Übereinstimmung zwischen den beiden Spektren durch eine Mischfarbe zu erkennen und einen Unterschied zwischen den beiden Spektren durch die zwei ursprünglichen Farben festzustellen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spektruman/.cigcsystem.

Ein Spektrum wird als Ergebnis einer Analyse erhalten, die von einem analytischen Instrument durchgeführt wird. Es sind verschiedene Spektren bekannt, wie z. B. ein Absorptionsspektrum und Reflexionsspektrum, die von einem Spektrophotometer erhalten werden, ein von einem Massenspektrometer erhaltenes M&ssenspektrum, ein von einem kernmagnetrschen Resonanzspektrometer erhaltenes kernmagnetisches Resonanzspektrum, ein von einem Gaschromatograph c4er Flüssigkeitschromatograph erhaltenes Chromalogramm und ein von einem Röntgenstrahlenanalysator erhaltenes Röntgenstrahlenspektrum. Diese Spektren werden üblicherweise zweidimensional ausgedrückt. In diesen Spektren wird eine eine vorbestimmte physikalische Größe andeutende Variable längs der Abszisse aufgetragen, und eine andere, eine zweite physikalische Größe andeutende Variable wird längs der Ordinate aufgetragen. Üblicherweise werden diese Spektren in der qualitativen Analyse einer Probe verwendet. Weiter können diese Spektren bei der quantitativen Analyse oder für andere Zwecke verwendet werden. Ein Schreiber wird allgemein verwendet, um ein zweidimensionales Spektrum zu erhalten. In den letzten Jahren wird jedoch häufig eine Kathodenstrahlröhre zur Anzeige verwendet

Das Mc-Graw/Hill-Wörterbuch für wissenschaftliche und technische Begriffe definiert das Wort »Spektrum« wie folgt:

1. Anzeige oder Aufzeichnung einer Strahlungsintensität (Teilchen, Photonen oder akustische Schwingungen) als Funktion der Masse, des Drehmoments, der Wellenlänge, der Frequenz oder einer sonstigen davon abgeleiteten Größe;

2. eine Reihe von Frequenzen, Wellenlänge oder sonstigen abgeleiteten Größen, die bei bestimmten Prozessen erhalten werden; /_ B. hat jedes chemische Element ein charakteristisches diskretes Emissionsspektrum und Absorptionsspektrum für Licht:

3. einen Frequenzbereich, in dem eine Strahlung eine bestimmte Charakteristik hat. wie das Tonspektrum, das Ultravioiettspektrum oder das Radiospektrum.

Die Anzeige eines Spektrums mittels eines Schreibers oder einer Kathodenstrahlröhre kann in Form einer Fläche unter einer Kurve als auch in Form von bestimmten Abszissenwerten zugeordnete Linien oder Balken, deren Höhe den Ordinatenwerten entsprechen, erfolgen.

Z-) Aus der US-PS 39 58 269 ist die Anzeige eines vertikalen Farbbalkens auf einem üblichen Farbfernsehempfängeranzeigeschirm bekannt. Der Farbton und/oder die Lage des vertikalen Balkens hängt von der Phasendifferenz zwischen dem über die Aniennc empfangenen Farbburst und dem örtlich erzeugten Referenzfarbburst ab. Der angezeigte Balken nimmt abhängig von der sich ändernden Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen zwischen 0 und 360° sämtliche Farben von rot über grün und blau zu rot an. Ferner ist die Möglichkeit offenbari.

daß sich die Lage des Farbbalken.s abhängig von der Schwebungsfrequen/ über die Breite des Bildschirm verändern liißt.

Somit /cigl die bekannte Vorrichtung lediglich einen Frequenz- oder Phasenunterschied /wischen einem ört-

bs lieh erzeugten synthetischen Farbhilfstrügei und dem über die Antenne empfangenen von der Fernsehscndeiinstalt ausgesendeten Farbhilfsträgcr an.

F.inc Anzeige verschiedener sich gun/ oder teilweise

deckender Spektren im Sinne des vorliegenden Anmeldungsgegenstandes ist in der US-PS 39 58 269 nicht offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spektrumanzeigesystem zu entwickeln, bei dem Spektren in Farben angezeigt und farbliche Eigenschaften ausgenutzt werden, um eine neue Anzeigeinformation zu erhalten.

Die Lösung der obigen Aufgabe erfolgt bei einem Spektrumsanzeigesystem mit einer Farbanzeigevorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

Fig. I ein Blockschaltbild zur Erklärung des Prinzips der Erfindung:

F i g. 2 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Spektrumdaten in der in F i g. 1 gezeigten Speicher- und Anzeigeanordnung;

F i g. 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels eines Spektrumanzeigesystems gemäß der Erfindung;

F i g. 4A bis 4C Spektrumdarstellungen zur Erklärung eines Beispiels der Datenerfassung;

F i g. 5 einen Arbeitsplan der Datenerfassung;

Fig.6A und 6B Spektrumdarstellungen gemäß der Erfindung zur Veranschaulichung der durch die Datenerfassung erhaltenen Spektren;

Fig.7A und 7B Spektrumdarstellungen zur Erklärung der Korrektur von Massenmarkierungen durch das Perfluorkerosin (PFK)-Massenspektrum;

Fig.8 einen Arbeitsplan der Massenmarkiererkorrckiur;

F i g. 9 eine erläuternde Darstellung einer Tabelle zur Korrektur der Massenmarkierer; und

Fig. 10 eine Spektrumdarstellung einer einen internen Eichsto'^F enthaltenden Mischung.

Der Grundgedanke der Erfindung wird zunächst anhand der F i g. 1 und 2 erläutert. Ein anzuzeigendes Spektrum wird nach zwei Verfahren erhalten. Nach dem ersten Verfahren wird das Spektrum direkt von einem analytischen Instrument 1 erhalten. Dagegen wird nachdem zweiten Verfahren e;n vorher von einem anderen analytischen Instrument erhaltenes Spektrum als Daten in einem Speicher 3 gespeichert. Unter den Beispielen der Datenspeicherung ;s: ein Beispiel uerart, daß von einem kontinuierlichen Spektrum entnommene Daten in einem vorbestimmten Intervall in einem Speicher gespeichert werden. Ein anderes Beispiel ist eine Balkendiagramm-Spektrumdarstellung, in der entsprechend den zugehörigen Massenzahlen aufgetretene Spektrumspiuentterte gespeichert werden. Einige der neueren analytischen Instrumente umfassen einen Mikrorechner, und das erhaltene Spektrum wird zeitweilig in einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) des Mikrorechners gespeichert. Dieser Fall wird als das erste Verfahren betrachtet. Ein Steuerkreis 5 liest zwei Spektren aus dem analytischen Instrument 1 und dem Speicher 3, um zwei Spektrumflächeninformationen in einen Bildspeicher 9 eines Bildsignalausgangskreises 7 einzugeben. Im einzelnen übermittelt der Steuerkreis 5 einem Synchronisierkreis 11 ein Triggersignal T und leitet dann ein Bildsignal zum Bildspeicher 9. Der Synchronisierkreis 11 liefert ein F,^vnchronisiersignal auf der Basis des Triggersignals T, um aufeinanderfolgend Adressen des Bildspeichers 9 zu bestimmen und aufeinanderfolgend das übermittelte Signal im Speicher 9 an den bestimmen Adressen zu speichern. Der Bildspeicher 9 besteht aus drei einzelnen Speichern, nämlich einem Rotspeicher 9/?, einem Blauspeicher 9ß und einem Grünspeicher 9C. Jeder dieser Speicher 9Λ. 9B und 9C hat eine Speicherkapazität, die der Zahl der Anzeigepunkte auf der Schirmfläche einer Farbanzeigevorrichtung 15 entspricht Beispielsweise hat, wenn die Anzeigeflächc

ίο 512 ■ 480 Punkte enthält, jeder Speicher eine der erwähnten Anzahl von Punkten entsprechende Speicherkapazität. Wenn ein Spektrum auf der Anzeigefläche der Farbanzeigevorrichtung 15 angezeigt wird, werden die Adressen des Bildspeichers 9 nacheinander durch das Synchronisiersignal vom Synchronisierkreis 11 bestimmt, um das Bildsignal auszulesen. Das so ausgelesene Bildsignal wird einmal in einem Verriegelungskreis 13 gehalten und dann zur Farbanzeigevorrichtung 15 geliefert. Andererseits werden der Farbanzeigevorrichtung 15 ein horizontales Synchronisiersignal und ein vertikales Synchronisisiersignal vorn i/nchrcnisierkreis 11 zugeführt, um das Spektrum auf de-n Schirm der Farbanzeigevorrichtung 15 anzuzeigen. Dabei werden zwei Spektrumflächen entsprechend den Bildsignalen im Bildspeicher 9 gespeichert Ein Beispiel des Speicherzustand is im Bildspeicher 9 ist in F i g. 2 dargestellt Und zwar wird, wenn die erste Spektrumfläche und die zweite Spektrumfläche, die anzuzeigen sind, mit SP1 bzw. Sf 2 bezeichnet werden, die erste Spektrumflächeninformation Sf 1 im Rotspeicher 9R gespeichert, und die zweite Spektrumflächeninformation SP2 wird im Blauspeicher 9ß gespeichert Obwohl jede in F i g. 2 dargestellte Information in einer analogen Art ausgedrückt wird, wird sie tatsächlich in einer digitalen Art gespeichert. Wenn die erste Spektrumfläche SfI und die zweite Spektrumfläche SP2 nebeneinander, wie im oberen Teil der F i g. 2 dargestellt ist, angeordnet und miteinander verglichen werden, ist es offenbar, daß sie einander sehr gut ähneln. Um jedoch Teile zu erkennen, in denen die beiden Spektrumflächen voneinander verschieden sind, wird dazwischen eine Vielzahl von Vergleichen benötigt, und es ist so unmöglich, unverzüglich Unterschiede zwischen ihnen festzustellen. Wenn andererseits die im Rotspeicher 9/? gespeicherte e-sie Spektrumflächeninformation SP1 und die im Blauspeicher 9ß gespeicherte zweite Spektrumflächeninformation Sf 2 auf dem Schirm der Farbanzeigevorrichtung 15 angezeigt werden, erhält man ein Muster, wie es im unteren Teil der F i g. 2 dargestellt ist. In F i g. 2 bedeutet das Bezugszeichen 15' ein Spektruinmuster, das auf dem Schirm der Farbanzeigevorrichtung 15 abgebildet wird und vom Auge erkannt werden kann. Im Muster 15' nimmt ein Bereich, wo die erste Spektrumfläche SP1 \dL· eine rote Farbe annimmt) und die zweite Spekirumfläche SP2 (die eine blaue Farbe annimmt) miteinander übereinstimmen, eine Magentarot-Farbe auf der Basis des Prinzips der Farbmischung an. Andererseits bleiben Bereiche, wo die beiden Spektrumflächen nicht miteinander übe/P'nstimmen, unverändert, d. h. nehmen eine rote oder blaue Farbe an. Demgemäß kann man eine Abweichung eines Spitzenwertes R1 der ersten Spektrumfläche SP1 von einem Spitzenwert B der zweiten Spektrumfläche Sf 2 in der Querrichtung, wie im linken Teil des Musters 15' gezeigt ist, ohne weiteres

b5 erkennen. Außerdeti kann man die Tatsache, daß ein Spitzenwert R 2 der ersten Spektrumfläche SP 1. wie im rechten Teil des Musters 15' gezeigt ist, von größerer Breite als ein entsprechender Spitzenwert der /weiten

Spektrumflächc SP2 ist, ohne weiteres erkennen. Außerdem kann man den Übereinstimmungs- oder Dckkungsgrad zwischen den beiden Spektrumflächen aus dem Verhältnis des Magcntarotbereichs zum gesamten, den roten den blauen und den Magentarotbereich umfassenden Bereich oder aus dem Verhältnis des eine Mischfarbe annehmenden Bereichs zu den die ursprünglichen Farben annehmenden Bereichen sofort erfassen.

In der vorstehenden Erläuterung werden die erste Spektrumflächeninformation und die zweite Spektrumflächeninformation im Rotspeicher 9/? bzw. im Blauspeicher 96 gespeichert, und der überlappte Bereich im Muster 15' wird als Magentarol angezeigt. |edoch kann man auch andere Kombinationen von Farben verwenden. Beispielsweise werden der Rotspeicher und der Grünspeicher verwendet, so daß der überlappte Bereich in gelb angezeigt wird, das die Miischung von rot und grün ist. oder man verwendet den Grünspeichcr und den Blauspeicher, so daß der überlappte Bereich in Zyan angezeigt wird, das die Mischung von grün und blau ist. Weiter können auch alle drei Speicher wirksam verwendet werden. Und zwar wird dann ein die erste Spektrumfläche anzeigendes Bildsignal im Blauspeicher 9fl gespeichert, und ein die zweite Spektrumfläche anzeigendes Bildsignal wird gleichzeitig im Rotspeicher 9/? und im Grünspeicher 9G gespeichert. Als Ergebnis wird die erste Spektrumflächc auf dem Schirm der Farbanzeigevorrichtung 15 in blau angezeigt, die zweite Spektrumfläche wird in gelb angezeigt, und der überlappte Bereich der ersten und der zweiten Spektrumfläche wird in weiß angezeigt.

Nach der vorstehenden Erläuterung werden nur zwei Spektren auf dem Schirm der Farbanzeigevorrichtung 15 angezeigt. Jedoch können auch Buchstaben, Zahlen und die Ordinate und die Abszisse von Spektren zusätzlich mittels der herkömmlichen Bildanzeigetechnik angezeigt werden.

Weiter wurde nach der vorstehenden Erläuterung ein (Monitor-) Kontrollfemsehempfänger als Farbanzeigevorrichtung 15 verwendet. Jedoch wird im Fall, wo ein gewöhnlicher Fernsehempfänger verwendet wird, nachdem das horizontale Synchronisiersignal und das vertikale Synchronisiersignal, die vom Synchronisierkreis 11 erzeugt werden, mit dem Bildsignal im Bildspeicher 9 kombiniert sind, das kombinierte Signa! verwendet, um eine Hochfrequenzumwandlung für eine Welle sehr hoher Frequenz durchzuführen, und dann wird die umgewandelte Welle sehr hoher Frequenz dem Antennenanschluß des Fernsehempfängers zugeführt, um Spektren auf dem Schirm d«s Fernsehempfängers anzuzeigen.

Weiter wurde die vorstehende Erläuterung für den Fall gegeben, wo eine Farbkathodenstrahlröhre mit drei Elektronenschleudern verwendet wird. Jedoch kann man auch eine Farbkathodenstrahlröhre mit einer einzigen Elektrodenschleuder verwenden, indem man das Verfahren der Steuerung des Bildsignais etwas ändert. Außerdem können auch andere Farbanzeigevorrichtungen als die Farbkathodenstrahlröhren verwendet werden.

Es wird nun ein Ausführungsbeispiei der Erfindung anhand der F i g. 3 erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein von einem Massenspektrometer erhaltenes Massenspekirum angezeigt. Zunächst sollen der allgemeine Aufbau und der Betrieb des Massenspektrometer erläutert werden. Bei diesem Massenspektrometer steuert ein Mikrorechner das Massenspektrometer selbst und führt arithmetische Operationen für ein Signal vom Massenspektrometer durch. Eine Probe, die von einem Gaschromatograph oder von einem Probencinführungsmcchanismus in eine Ionenquelle 10 eingeführt ist. wird in der Ionenquelle 10 ionisiert. Die so gebildeten Ionen werden aus der Ionenquelle 10 aberzogen und dann durch eine zwischen Elektroden angelegte Beschleunigungsspannung beschleunigt. Die beschleunigten Ionen werden in ein in einem Polspalt eines Paares von Magneten 12 erzeugtes Magnetfeld eingeführt und entsprechend der Massenzahl zerstreut. Nur die Ionen mil einer Massenzahl entsprechend der Stärke des Magnetfeldes erreichen durch einen Kollektorschlitz 14 einen Detektor 16. Der Ausgang des Detektors 16 wird von einem Analog-Digital-Umsetzer 18 in ein Digitalsignal umgewandelt, das durch eine Sammelleitung 20 einem Speicher mit direktem Zugriff (RAM) 22 zugeführt und darin gespeichert wird. Weiler wird der Ausgang des Detektors 16 von einem Verstärker 24 verstärkt und dann von einem Aufnahmegerät 26. wie

z. B. Hncm Visigraph oder einem UV-Rcgistriergcrät aufgezeichnet. Ein Markicrungsabgabekrcis 28 liefert ein kurzes Markierungssignal für jede Masscnzahl. liefert ein Markierungssignal mit einer Zwisehenwertlänge, sooft die Massenzahl um 10 wächst, und liefert ein langes Markierungssignal, sooft die Massenzahl um 100 wächst. Der Ausgang des Verstärkers 24 und der Ausgang d:s Markierungsabgabekreises 28 werden durch einen U"ischaltkreis 30 selektiv dem Aufnahmegerät 26 zugeführt. So werden ein Massenspektrum und Massen-

jo markierungen auf einem Aufzeichnungsmedium des Aufnahmegeräts 26 aufgezeichnet. Die vom Markierungsabgabekreis 28 abgegebenen Markierungssignale werden in der folgenden Weise gebildet. Eine Tabelle, die die Entsprechung einer Massenzahl zur Magnctfcldstärke anzeigt, wird vorab im RAM 22 oder in einem Nurlesespeicher (ROM) 32 gespeichert. Ein Mikrorechner (MPU) 34 liest eine Magnetfeldstärke, die einer vorbestimmten Massenzahl entspricht, von der erwähnten Tabelle aus. Der so ausgelesene Stärkewert wird von einem Digital-Analog-Umsetzer 36 in ein Analogsignal umgewandelt, das einem Komparator 38 an dessen einem Eingangsanschluß zugeführt wird. Ein Magnctfcld-Erfassungselcment 40. wie z. B. ein Hall-Element, wird im Polspalt der Magnete 12 angeordnet. Ein Signal, das die vom Magnetfeld-Erfassungselement 40 erfaßte Feldstärke anzeigt, wird dem Komparator 38 an dessen anderem Eingangsanschluß zugeführt. Wenn die beiden dem Komparator 38 zugeführten Signale einander gleich werden, d. h. wenn die Stärke des durch den PoI-spalt der Magnete 12 erzeugten Magnetfeldes gleich der der vorbestimmten Massenzahl entsprech..iden Magnetfeldstärke wird, liefert der Komparator 38 ein Übereinstimmungssignal. Eine Unterbrechung-I/O-Einheit 37 liefert ein Unterbrechungssignal auf der Basis

des Übereinstimmungssigna's. Nach Zuführung des Unterbrechungssignals bestätigt der Mikrorechner 34 die Massenzahl zu dieser Zeit und bewirkt, daß der Markierungsabgabekreis 28 ein Markierungssignal abgibt. Die in der Ionenquelle 10 verwendete Beschleunigungsspannung wird in einer Hochspannungsquelle 42 justiert, und die Hochspannungsquelle 42 wird vom Mikrorechner 34 über einen Digital-Analog-Umsetzer 44 gesteuert. Eine Magnetfeldsteuerungs-Stromquclle 46 führt den Magneten 12 Strom zu, um ein Magnetfeld durch den Poi-

b5 spalt der Magnete 12 zu erzeugen. Die Stromquelle 46 wird vom Mikrorechner 34 über einen Digital-Analog-Umsetzer 48 gesteuert. Eine Abtastschwingungsart. ein zu messender Massenbereich und eine Abtastgeschwin-

digkeit werden von einer Bciriebsschalttafel 50 über eine I/O-Einhcil 52 eingestellt. Ein Massenspekiruni und Spitzenwerte werden über eine I/O-Einheit 54 auf einem Kontrollinstrumcnt 56 angezeigt. Die obenerwännten Teile, Kreise und Bauelemente ergeben das Massenspektrometer.

Weiter ist die Sammelleitung 20 über eine Kopplungs«>;ktronik 58 mit einer Sammelleitung 62 eines Rechneis 60 verbunden, der von erheblich größerer Verarbeitungskapazität als der Mikrorechner 34 ist. Der Rechner 60 wird hauptsächlich zur Datenverarbeitung verwendet. Sowohl ein Programm /ur Datenverarbeitung als auch die Arbeitsergebnisse anzeigenden Daten werden in einem Plattenspeicher 64 gespeichert. Verschiedene Bedingungen werden von einem Einstellwerk 66 eingegeben und eingestellt. Die Ergebnisse der Datenverarbeitung werden von einem Kurvenschreiber 68 ausgedruckt. Der Plattenspeicher 64, das Einstellwerk 66 und de K'J^rvc«"hrRih<ⁱr fiÄ "sind mil der .Sammelleitung 62 durch I/O-Einheitcn 70 bzw. 72 bzw. 74 verbunden. Weiter können die Ergebnisse der Datenverarbeitung auch von einer Farbanzeigevorrichtung 76, wie /.. B. einer Farbkathodenstrahlröhre, angezeigt werden. Die Farbanzeigevorrichtung 76 ist mit der Sammelleitung 62 durch eine I/O-Einheit 78 verbunden. Der Synchronisierkreis 80 steuert Einschreibe- und Auslesevorgänge für einen Rotspeicher 82/?, einen Blauspeicher 82ß und einen Grünspeicher 82G, die in einem Bildspeicher 82 enthalten sind. Der Bildsignal-Auslesewert des Bildspeichers 82 wird einmal von einem Zwischenspeicher \4 gehalten und dann der Farbanzeigevorrichtung 76 zugeführt. Der Synchronisierkreis 80 liefert horizontale und vertikale Synchronisiersignale.

Es soll nun ein Beispiel des Falls erläutert werden, wo Spektren in Farben mittels des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels angezeigt werden.

F i g. 4A bis 4C zeigen Spektren bezüglich einer Datenrückgewinnung. Und zwar zeigt F i g. 4 A ein zu identifizierendes Spektrum, und die Fig.4B und 4C zeigen Spektren, die durch Datenrückgewinnung von einer Bibliothek ausgewählt werden und dem in Fig.4A gezeigten Spektrum ähnlich sind. Das in Fig.4B gezeigte Spektrum ist im Ähnlichkeitsgrad dem in F i g. 4C gezeigten Spektrum überlegen. Es soll nun das Prinzip der Datenrückgewinnung anhand der F i g. 3 und 5 erläutert werden. Wenn solche Meßbedingungen, wie die Beschleunigungsspannung und der Abtastmassenbereich, an der Betriebsschalttafel 50 eingegeben sind, wird die Hochspannungsquellc 42 so eingestellt, um eine bestimmte Beschleunigungsspannung zu erzeugen, und eine unbekannte Probe wird zwecks Ionisierung in die Ionenquelle 10 eingeführt. Die Ionen von der Ionenquelle 10 werden durch die Wirkung des durch die Magnetfeldsteuerstromquelle 46 erzeugten Abtastmagnetfeides einer Massenstreuung unterworfen und dann vom Detektor 16 erfaßt. Der Ausgang des Detektors 16 wird durch den Analog-Digital-Umsetzer 18 in ein Digitalsignal, und zwar ein lonenintensitätssignal INT umgewandelt. Das lonenintensitätssigna! läßt man einer Massenzahl m/e entsprechen, lonenintensitätssignale und diesen entsprechende Massenzahlen werden zeitweilig im RAM 22 gespeichert. Im Schritt 100 (Fig. 5) nimmt dc^r Rechner 60 die im RAM 22 gespeicherten Massenzahlen m/e und lonenintensitätssignale INT durch die Kopplungselektronik 58 auf. Im Schritt 102 wird der längs der Ordinate des Massenspektrums angezeigte Wert jedes lonenstroms in ein Verhältnis dieses Wertes zum stärksten Ionenstrom umgewandelt, d. h. jedes dem Rechner 60 /ugeführte loneninlensii;itssign;il wird norinicit. Im Schrill 104 wird die Abs/.issc des Mus.scnspckirums in eine Mehrzahl von Intervallen, deren jedes 14 Massenzahlcn enthält, unterteilt, und zwei größere Spitzenwerte werden in jedem Intervall aufgegriffen. Im Schritt 106 wird geprüft, ob der Spitzenwert jedes aufgegriffenen Spitzenwertes nicht kleiner als 2,5% der vollen Skalenlänge ist oder nicht, und kleine Spitzenwerte mit einem Wert von weniger als 2,5% werden

ίο gelöscht. Im Schritt 108 wird geprüft, ob die Verarbeitung in den Schritten 104 und 106 in jedem Intervall abgeschlossen wurde oder nicht. Nachdem die Verarbeitung in den Schritten 104 und 106 für jedes Intervall durchgeführt wurde, folgt die Verarbeitung im Schritt

110. Im Schritt 110 wird geprüft, ob die Zahl der als hohe Spitzenwerte verbleibenden Spitzenwerte nicht mehr als 100 ist oder nicht. Wenn die Zahl der verbleibenden Spitzenwerte größer als 100 ist, werden 100 große Spitzenwerte in der Reihenfolge der Spitzenwerthöhe im Schritt 112 ausgewählt. So wird das zu identifizierende Massenspektrum vereinfacht. Dann wird im Schritt 114 ein Bezugsspektrum aus einer Bibliothek ausgelesen, die im Magnetplattenspeicher 64 enthalten ist. Das Bezugsspektrum wurde in der gleichen Weise wie das zu identi- fizierende Massenspektrum normiert und vereinfacht und wird aus Massenzahlen und diesen entsprechenden lonenstromwerten gebildet. Zusätzlich zu den Massenzahlen und den lonenstromwerten werden der Name, das Molekulargewicht, die Molekularformel und das lonisationsverfahren einer Verbindung, die das Bezugsspektrum erzeugt, in der Bibliothek gespeichert. Im Schritt 116 wird der Grad der Ähnlichkeit zwischen dem aus der Bibliothek ausgclesenen Bezugsspektrum und dem zu identifizierenden Spektrum berechnet. Die Berechnung wird in einer solchen Weise durchgeführt, daß das Verhältnis des Musterkoeffizienten des Bezugsspektrums zu dem des zu identifizierenden Spektrums für jede Massenzahl berechnet wird und daß dann eine Normalabweichung der so erhaltenen Musterkoeffizientverhältnisse berechnet wird. Im übrigen zeigt der Musterkoeffizient das Verhältnis der Höhe jedes Spitzenwertes eines Massenspektrums zur Höhe des größten Spitzenwertes. Wenn das Verhältnis zwischen den Musterkoeffizienten berechnet wird, hat das Verhältnis einen positiven oder negativen Wert oder einer negativen oder positiven Wert je nachdem, ob der Spitzenwert des Bezugsspektrums größer als der Spitzenwert des zu identifizierenden Spektrums ist oder nicht. Der Ähnlichkeitsgrad zwischen den beiden Spektren ist groß, wenn die Normabweichung geringer ist. Wenn der absolute Wert des Durchschnitts der Musterkoeffizientverhältnisse als Gewicht We verwendet wird und die Normabweichung der Musterkoeffizientverhältnisse mil S(X) angegeben wird, läßt sich der Ähnlichkeitsgrad S.I. durch die folgende Gleichung ausdrücken:

S.I. = I - We ■ S(X)

Dementsprechend wird, wenn die beiden Spektren völlig miteinander übereinstimmen, der Ähnlichkeitsgrad S.I. gleich 1,0. Der Ähnlichkreitsgrad ist nahe 1,0, wenn die beiden Spektren einander sehr ähnlich sind. Wenn der Ähnlichkeitsgrad S.I. unter 0,4 ist, ähneln sich die beiden Sprektren einander in der Form kaum, im Schritt 116 wird der Ähnlichkeitsgrad für ein Bezugsspektrum in der vorstehend erwähnten Weise berechnet. Im Schritt 118 wird geprüft, ob der Ähnlichkeitsgrad für jedes Bezugsspektrum in der Bibliothek be-

rechnet wurde oder nicht. Nachdem der Ähnlichkeitsgrad für jedes Bezugsspektrum erhalten wurde, werden die Bezugsspektren in der Reihenfolge des Ähnlichkeitsgrades neu geordnet (Schritt 120). Im Schritt 122 werden die Ergebnisse der Datenrückgewinnung an die Farbanzeigevorrichtung 76 oder den Kurvenschreiber 68 abgegeben.

Im obenerwähnten Verfahren zur Datenrückgewinnung wird die Bibliothek auf Spektren überprüft, die dem in Fig.4A gezeigten Spektrum ähnlich sind. Als Ergebnis der vorstehenden Überprüfung erhält man die in den Fig.4P und 4C gezeigten Spektren. Wenn die drei Spektren angeordnet werden, wie in den Fig. 4A, 4B und 4C gezeigt ist. ist es unmöglich, die Ähnlichkeit der in den F i g. 4B und 4C gezeigten Spektren mit dem in Fig.4A gezeigten Spektrum unmittelbar festzustellen. Daher erkennt man die Ähnlichkeit durch den Ähnlichkeitsgrad 5./., der durch Berechnung erhalten wird. Andererseits zeigen die F i g. 6A und 6B erfindungsgemäß angezeigte Spektrummuster. Das zu identifizierende Spektrum wird im Rotspeicher S2R (F i g. 3) gespeichert, und ein durch Datenrückgewinnung erhaltenes Bezugsspektrum wird im Blauspeicher 82ß gespeichert. Dann werden diese Spektren auf dem Anzeigeschirm der Farbanzeigevorrichtung 76 angezeigt. Die Ergebnisse der Datenrückgewinnung werden im Magnetplattenspeicher 64 derart gespeichert, daß Bezugsspektren in der Reihenfolge des Ähnlichkeitsgrades angeordnet sind. Demgemäß kann das im Blauspeicher 82fi' gespeicherte Bezugsspektrum leicht ersetzt werden. Fig. 6A zeigt den Fall, wo das in Fig.4B gezeigte Bezugsspektrum im Blauspeicher 82ß gespeichert ist und das in F i g. 4A gezeigte Spektrum im Rotspeicher 82Λ gespeichert ist. F i g. 6B zeigt den Fall, wo das in F i g. 4C gezeigte Bezugsspektrum im Blauspeicher 82ß anstelle des in Fig.4B gezeigten Bezugsspektrums gespeichert ist. In Fig.6A und 6B nehmen Teile, wo das Spektrum

UCf rföuc üüu cincS ucF DcZügäSpciCircn ΓΠΐΐ6ϊΠ5Γιιι£Γ

übereinstimmen, eine Magentarotfarbe an. Es ist aus F i g. 6A unmittelbar erkennbar, daß die beiden Spektren einander in einem Bereich mit kleinen Massennummern ähneln, jedoch entsprechende Spitzenwerte in einem Bereich mit großen Massenzahlen gegenseitig verschoben sind. Weiter erkennt man aus F i g. 6B unmittelbar, daß die beiden Spektren einander in einem Bereich mit großen Massenzahlen ähnlich sind, daß jedoch mehrere Spitzenwerte des Spektrums der Probe von entsprechenden Spitzenwerten des Bezugsspektrums im Bereich mit kleinen Massenzahlen etwas verschoben sind. Es ist sehr schwer, einen so kleinen Unterschied der Massenzahl zwischen zwei Spitzenwerten zu finden, wenn die beiden Spektren nebeneinander angeordnet sind. Erfindungsgemäß läßt sich dieses Problem lösen, wie in Fig.6A und 6B gezeigt ist. Weiter kann der vorher erwähnte Ähnlichkeitsgrad 5./. nicht den Obereinstimmungsgrad zwischen einem Paar entsprechender Spitzenwerte der zwei Spektren zeigen. Es ist zu befürchten, daß ein hoher Ähnlichkeitsgrad erhalten wird, wenn sich die beiden Spektren an Bruchstückionen anzeigenden Spitzenwerten ähneln, sich jedoch an einem ein Stammion andeutenden Spitzenwert nicht ähnlich sind. Erfindungsgemäß läßt sich dieser Nachteil ausräumen. Weiter kann man erfindungsgemäß, wenn zwei Spitzenwerte bei der gleichen Massenzahl vorliegen, auf den ersten Blick erkennen, daß einer der Spitzenwerte höher als der andere ist Beispielsweise kann man aus F i g. 6A ohne weiteres erkennen, cfcß der Bezugsspitzenwert (d. h. der im Bezugsspektrum enthaltene Spitzenwert) höher als der Probenspitzenwert (d. h. der im Spektrur der Probe enthaltene Spitzenwert) bei der Massenzahl 88 ist. daß jedoch der Bezugsspitzenwert bei der Massenzahl 89 kleiner als der Probenspit- zenwert ist.

Es wird nun ein anderes Beispiel des Falles, wo Spektren erfindungsgemäß in Farben angezeigt werden, anhand der F i g. 7A. 7B,8 und 9 erläutert.

Fig. 7A zeigt einen Teil des Massenspektrums von Perfluorkerosin, das ein Eichstoff in der Massenspcktrometrie ist und zur Korrektur von Massenmarkierungen oder zur Messung nach einem internen Normverfahren verwendet wird. Fi g. 7B zeigt ein auf dem Schirm der Farbanzeigevorrichtung 76 in dem Fall angezeigtes Muster, wo Massenmarkierungen mittels des Spektrums von Perfluorkerosin (im folgenden mit »PFK« abgekürzt) korrigiert werden. Gemäß Fig. 7B wird e:.i Grundschwingungs-PFK-Spektrum in rot angezeigt und ein unkorrigiertes PFK-Spektrum (d. h. ein zu korrigierendes Spektrum) wird in blau angezeigt. Das unkorrigierte PFK-Spektrum wird in der Weise erhalten, dali eine vorbestimmte Beschleunigungsspannung an die Ionenquelle angelegt wird sowie das Magnetfeld wachsend abgetastet wird. Gemäß Fig. 8 werden das Magnetfeld und der lonenstrom im obigen Verfahren so gemessen, daß die Magnetfeldstärken B und die ionenstromwerte /NT. die dem unkorrigierten PFK-Spektrum entsprechen, zeitweilig im Magnetplattenspeicher 64 gespeichert werden (Schritt 200). Andererseits spei-

jo chert der Magnetplattenspeicher 64 eine in Fig.9 gezeigte Grundtabelle. Die Orundiabelle enthält 128 Massenzahlen und entsprechende Magnetfeldstärken. Die 128 Massenzahlen enthalten 29 Massenzahlen entsprechend 29 Hauptspitzenwerten von PFK und die übrigen, zwischen den Massenzahlen der Hauptspitzenwerte von PFK eingeschobenen Massenzahlen. Im Schritt 202 werden die Hauptspitzenwerte des Grundschwin-

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zeigt, die die Massenzahl (m/e) in einem linearen MaB-stab anzeigt. Die Hauptspitzenwerte des unkorrigierten PFK-Spektrums werden längs der Abszisse angezeigt, die die Massenzahl (m/e) in unkorrigierten Maßstab anzeigt. Fig. 7B zeigt das Grundschwingungsspektrum und das unkorrigierte Spektrum, die im Schritt 202 angezeigt werden. Das Grundschwingungs-PFK-Spektrum wird in rot angezeigt, und das unkorrigierte PFK-Spektrum wird in blau angezeigt. Demgemäß nehmen Teile, wo die beiden Spektren miteinander übereinstimmen, eine Magentarotfarbe an. So kann man ohne weiteres aus der Änderung in den Farben erkennen, ob das Grundschwingungsspektrum mit dem unkorrigierten Spektrum übereinstimmt oder nicht. Da zwei Spitzenwerte mit der gleichen Massenzahl in enger Nähe zueinander angezeigt werden, ist es leicht, die Massenzahl jedes Hauptspitzenwertes des unkorrigierten Spektrums zu erkennen. Weiter wird im rechten Teil des Schirms der Farbanzeigevorrichtung 76 eine Massenzahltabelle angezeigt, die die Massenzahlen der Hauptspitzenwerte von PFK und einen Schieber K\ enthält, der an der rechten Seite der Massenzahlen aufwärts und abwärts beweglich ist (siehe Fig.7B). Die Massenzahlen für das unkorrigierte PFK-Spektrum, d. h. die Massenmarkierungen für das unkorrigierte PFK-Spektrum werden in der Massenzahlreihenfolge korrigiert. Im Schritt 204 wird eine zu korrigierende Massenzahl eingestellt, im Schritt 206 wird der Schieber K-, zur Massenzahl, die im Schritt 204 eingestellt wird, auf der Massenzahltabelle bewegt. Beispielsweise wird, nachdem

ϊ-1 ft

der Schieber Zi₁ eine Massenzah.l 93 angezeigt hat, ein Spitzenwertanzeigeschieber ACj(F i g. 7B) zu einem Spitzenwert de? unkorrigierten Spektrums bewegt, der der Massenzahl 93 entspricht (Schritt 208). Wenn der Schieber K; den vorstehend erwähnten Spitzenwert erreicht hat. wird ein Übereinstimmungssignal erzeugt (Schritt 210). Im Schritt 212 liest der Rechner 60 auf der Basis des Übereinstimmungssignais die dem obenerwähnten Spitzenwert des unkorrigierten Spektrums entsprechende Magnctfeldstiirke aus dem Magnetplattenspeieher 64 aus, der Daten bezüglich des unkorrigierten Spektrums speichert. Andererseits enthält der Magnetplattenspeicher 64 weiter eine Fläche für eine Korrekmriabcllc. Die Korrekturtabcllc enthält Hauptmasse-/ahlcn m/e, diesen entsprechende Magnetfeldstärken B und Differenzialkoeffizienten AB in der Magnetfeldstärke zwischen benachbarten Hauptmassezahlen (siehe Fig.9). Die dem Spitzenwert mit der Massenzahl 93 entsprechende Maenetfeldstärke B wird in die Korrekturtabelle zusrmmen mit der Massezahl 93 eingeschrieben (Schritt ?14). Im Schritt 216 wird geprüft, ob die Verarbeitung in den Schritten 206 bis 204 für alle der Hauptmassezahlen durchgeführt wurde oder nicht. Nachdem die obige Verarbeitung für alle Hauptmassenzahlen durchgeführt wurde, wird eine jeder von allen Massenzahlen entsprechende Magnetfeldstärke B auf der Basis der Korrekturtabelle berechnet. Weiter wird ein korrigiertes Spektrum auf dem Schirm der Farbanzeigevorrichtung 76 angezeigt, um einen etwaigen Korrekturfehler zu finden. Eine solche Korrektur für Mas- jo scnmarkierungen wird benötigt, wenn die Abtastgeschwindigkeit geändert wird, da das Magnetfeld durch Streustrom beeinflußt wird. Weiter wird eine solche Korrektur auch beim Aufwärtsabtasten und Abwärtsabtasten wegen der Hysterese des Magnets benötigt. In diesen Fällen können die Massenmarkierungen in der oben erläuterten Weise korrigiert werden.

Ein weiteres Beispiel des Falles, wo Spektren erfindungsgemäß in Farben angezeigt werden, wird anhand der F i g. 10 erläutert.

Fig. 10 zeigt Massenspektren, die auf dem Schirm der Farbanzeigevorrichtung in dem Fall angezeigt werden, wo eine Milli-Massenanalyse unter Verwendung eines internen Eichstoffes mit einem Massenspektrometer durchgeführt wird. Dabei wird PFK als der interne Eichstoff verwendet, und das Spektrum einer Probe sowie das Spektrum von PFK werden in rot bzw. blau angezeigt, um ohne weiteres die Massenzahl jedes Spitzenwertes der Probe zu erkennen.

Weiter ist es, wenn das Spektrum einer einen Hintergrundbestandtei! enthaltenden Probe und das Spektrum nur des Hintergrundes in verschiedenen Farben angezeigt werden, möglich, auf den ersten Blick das Verhältnis des Spektrums des Hintergrundbestandteils zum gemessenen Spektrum oder einem Spektrum der Probe zu erfassen.

in der vorstehenden Beschreibung wurde die Erfindung im Hinblick auf Massenspektren erläutert. Jedoch werden, wenn ein Spektmphotometer, ein kernmagnetisches Resonanzspektrometer, ein Chromatograph und ein Röntgenstrahlenanalysator als das in F i g. 1 gezeigte analytische Instrument 1 verwendet werden, verschiedene Arten von Spektren angezeigt, die sich ohne weiteres mit dem Auge im einzelnen erkennen lassen.

Wie im Vorstehenden erläutert, macht es das Farbanzeigesystem gemäß der Erfindung möglich, zwei Spektren auf den ersten Blick zu unterscheiden und auszuwerten. Beispielsweise kann die Übereinstimmung von oder ein Unterschied zwischen zwei Spektren ohne weiteres erkannt werden, und man kann eines von zwei Spektren auf der Basis des anderen Spektrums ohne weiteres identifizieren.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Spektrumanzeigesystem mit einer Farbanzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß

— eine Schaltung (7; 80,82,84) ein erstes Videosignal, das einem ersten Spektrum entspricht und ein zweites Videosignal, das einem zweiten Spektrum entspricht, der Farbanzeigevorrichtung (15; 76) zuführt,

— das erste Videosignal an der Farbanzeigevorrichtung (15; 76) in einer ersten Farbe,

— das zweite Videosignal an der Farbanzeigevorrichtung (15; 76) in einer zweiten Farbe, und

— ein Bereich, wo sich die Anzeigen des ersten Spektrums und des zweiten Spektrums überlappen in einer aus der ersten und der zweiten Farbe gebildeten Mischfarbe auf der Basis des Prinzips der Farbmischung angezeigt werden.

2. Spektrumanzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Farbe eine der drei Primärfarben ist und

die zweite Farbe eine andere der drei Primärfarben ist.

3. Spektrumanzeigesystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Farbe eine der drei Primärfarben ist und

die zweite Farbe eirr: aus fcn übrigen beiden Primärfarben der drsi Primärfarben gebildete Mischfarbe ist.

4. Spektrumanzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Videosignal einem Spektrum einer unbekannten Probe entspricht, und
das zweite Videosignal dem Spektrum der unbekannten Probe ähnlich ist und durch Datenrückgewinnung erhalten wird.

5. Spektrumanzeigesystem nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Videosignal einem Grundschwingungsspektrum eines bekannten Stoffes entspricht, und

das zweite Videosignal einem Spektrum entspricht, das durch Analyse des bekannten Stoffes unter vorbestimmten Bedingungen erhalten wird.

6. Spektrumanzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Videosignal einem Spektrum eines internen Eichstoffes entspricht, und
das zweite Videosignal einem Spektrum einer Probe entspricht.

7. Spektrumanzeigesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Videosignal einem Hintergrundspektrum entsprichl. und

das /.weile Videosignal einem Spektrum einer Probe einspricht.