DE3419800A1

DE3419800A1 - Atomabsorptionsspektrophotometer

Info

Publication number: DE3419800A1
Application number: DE19843419800
Authority: DE
Inventors: Peter Newmarket Suffolk Morley; Trevor John Over Cambridge Stockdale
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1983-06-06
Filing date: 1984-05-26
Publication date: 1984-12-06
Anticipated expiration: 2004-05-27
Also published as: GB2141221A; AU2906484A; FR2547053B1; FR2547053A1; IT8421233A1; JPS607344A; IT1176247B; AU564643B2; GB8315473D0; SE8402985D0; GB2141221B; SE8402985L; IT8421233A0; DE3419800C2

Description

PHB 32 984 / ^ 12.5.1984

A t ornab s o rp ti ons spektrophotometer

Die Erfindung betrifft ein Atomabsorptionsspektrophotometer mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Resonanzabsorptionslinie eines oder mehrerer Atomelemente, mit einem Monochromator zum Durchlassen von Strahlung einer ausgewählten Wellenlänge eines oder mehrerer Atomelemente, mit einer Wellenlangensteuereinrichtung, die zum Einstellen des Monochromators auf die ausgewählte Wellenlänge auf die zugeführte Wellenlängeninformation anspricht, mit einem Mikroprozessor, einem Speicher mit Wellenlängeninformation an einer Stelle, die einem oder mehreren Atomelementen einer Anzahl der Lichtquellen zugeordnet ist, und mit Mitteln für den Mikroprozessor zum Identifizieren dieses einen oder mehrerer Atomelemente der Lichtquelle, in der der Mikroprozessor zum Anlegen von Wellenlängeninformation aus dem Speicher für ein Atomelement mit einer derartigen Identifikation an die Wellenlängensteuereinrichtung angeordnet ist.

Ein Spektrophotometer nach obiger Beschreibung ist in der GB-Patentanmeldung 8133968 angegeben. Das in dieser Anmeldung beschriebene Spektrophotometer besitzt eine Lichtquelle mit einem' elektrischen Netz von Widerständen im Lampensockel und enthält eine Messchaltung zum Identifizieren der einzelnen, von der Lampe ausgestrahlten Wellenlängen aus dem Wert der Widerstände, d.h. der einzelnen Atomelemente mit charakteristischer Linienstrahlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atomabsorptionsspektrophotometer mit einer alternativen Anordnung zum Identifizieren der Atomelemente der Lampe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit einem Atomabsorptionsspektropho tometer eingangs erwähnter Art dadurch gelöst, dass die Lichtquelle magnetisch codiert ist, wobei der

PHB 32 984 2C " 12.3.1984

Code eines oder mehrere Atomelemente darstellt, und dass das Spektrophotometex- weiter einen Magnetcodeleser und Mittel zum Anlegen eines Ausgangssignals oder von Ausgangssignalen aus dem Magnetcodeleser an den Mikroprozessor enthält, der dadurch, das eine oder mehrere Atomelemente identifizieren kann.

In einer ersten Ausführungsform kann an der Lichtquelle eine Karte mit einem magnetischen Code befestigt sein und ist der Magnetcodeleser mit einem Schlitz versehen, in den die Karte zum Lesen des Codes eingeführt wird. In einer anderen Ausführungsform kann die Lichtquelle mit einem Schild auf ihrer Aussenflache versehen sein, auf dem der Magnetcode angebracht ist.

Das Spektrophotometer kann weiter einen Lampenrevolver für eine Anzahl von Lichtquellen enthalten und es kann für jede Lampenstellung auf dem Revolver ein Magnetcodeleser vorgesehen sein.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Spektrophotometer, in dem der Magnetcod-e weiter die Daten über den LampenbeTriebsstrom enthält, wobei das Spektrophotometer eine Lampenstromquelle und der Speicher Lampeninformation enthält, wobei der Mikroprozessor derart ausgelegt ist, dass er die Lampenstromquelle steuert und dabei zusammen mit der Lampenstrominformation aus dem Speicher weitere Lampenstrominformation aus dem Magnetcode über den Magnetcodeleser verwendet.

Eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analyse zum Analysieren einer oder mehrerer Proben in bezug auf ein Atomelement einer Lampenaufstellung lässt sich mit dem Mikroprozessor steuern, der zur Verwendung eines festgespeicherten Informationsvorrats in einem Schreib/Lesespeieher zumindest für die Dauer dieser Analyse bedingt ist, wobei der Dateiivox-rat Atomelementinformation einschliesslich der Wellenlängeninformation,

" die aus dem Festwertspeicher für dieses Atomelement ahge~ leitet werden kann, sowie Probeninformation enthält, die an anderer Stelle für diese eine oder für mehrere Proben ableitbar ist.

PHB ')2 984 Tf 12.5. 1984

Das Spektrophotometer kann Halterungen für mehr als jeweils eine Lichtquelle mit magnetischen Codelesern, die für jede so gehaltene Lichtquelle vorgesehen sind, wobei die Ausgänge der Magnetcodeleser mit dem Mikroprozessor verbunden sind, und Positionierungsmittel zum Positionieren jeweils einer Lampe der so im optischen Weg des Monochromators gehaltenen Lampenaufstellungen enthalten, und dass eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analysensequenz zum Analysieren dieser einen oder mehrerer Proben in bezug auf abwechselnd jedes Atomelement eines Atomelementsatzes, in dem die Lichtquelle für jedes Atomelement des Satzes einen Teil einer erwähnten Lampenaufstellung bildet, vom Mikroprozessor gesteuert wird, der zur Steuerung der Halte- und Positionierungsmittel zum Positionieren einer Lampe, die die Absorptionslinie eines jeden Atomelements des Elementensatzes abwechselnd im Magnetweg des Monochromators ausstrahlt, und der zur Verwendung abwechselnd eines jeden einer Anzahl von Informationssätzen ausgelegt ist, wobei ein Informationssatz jedem Atomelement des erwähnten Elementsatzes zugeordnet ist, wobei die Anzahl von Informationssätzen im Schreib/Lesespeicher zumindest für die Dauer der erwähnten Analysensequenz festgespeichert ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 scheinatisch eine erste Aus führung s form

einer Resonanzlinienlichtquelle in Form einer Hohlkathoden— lampe mit einem einzigen Element, auf deren Aussenflache ein Magnetcode angebracht ist,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Hohlkathodenlampe mit einer daran befestigten Karte mit einem Magnetcode,

Fig. 3 einen Lampenrevolver der vier der in Fig.2 dargestellten Lampen und vier Magnetcodeleser trägt, Fig. k eine Blockschaltung eines Atomabsorptionsspektrophotometers für vier Lampenaufstellungen nach Fig.2 und Fig. .5 ein AbI auf diagramm einer Operation des Spektrophotometers nach Fig. k.

PHB 32 984 X 12.3.198·'+

In Fig. I enthält eine Resonanzlinienlichtquelle in Form einer· Hohlkathodenlampe HCL mit einem einzigen Element eine Hohlkathodenelektrode CA und eine Anodenelektrode AN mit einem abgedichteten Gehäuse SE. Ein Sockel BA ist am Gehäuse SE befestigt und trägt zwei Anschlussstifte P1 und P2, an die die Anode AN und die Kathode CA angeschlossen sind und welche Stifte aus dem Sockel BA herausragen. Diese Anschlusstifte verbinden eine Läoipenstromquelle LPS (siehe Fig. k) mit der Anode AN und mit der Kathode CA.

Ein Schild LA mit einem Magnetstreifen MCS ist am Gehäuse SE der Hohlkathodenlampe HCL befestigt. Der Magnetstreifen MCS enthält die Daten des Atomelementes der Lampe und kann auch die Information über den erforderlichen Strom für die Lampe HCL aus der Lampenstromquelle LPS enthalten. Ein Magnetcodeleser MCR dient zum Lesen des Codes am Schild LA und erzeugt ein vom Code abhängiges elektrisches Ausgangssignal, das an einen Mikroprozessor /UP im Spektrophotome ter gelangt (siehe Fig. '+) .

In Fig. 2 ist ein anderer Lampenaufbau mit einer Hohlkathodenlampe HCL mit einer daran befestigten Karte dargestellt, die mit einer Schnur ST durch eine Öffnung in einer Zunge LU am Sockel BA der Lampe HCL daran befestigt ist. Die Karte GC trägt einen Magnetstreifen MCS, der den Code mit den Daten des Atomelementes der Lampe und weiter des Lampenbetriebsstroms enthält. Die Karte CC könnte durch einen Körper mit einer verschiedenen Form ersetzt werden, wie z.B. durch einen Balken oder einen Stab mit dem Magnetcode. Der Balken oder Stab könnte aus magnetischem Material mit abwechselnden Nord- und Südpolen in der Längsrichtung zur Bildung des Magnetcodes gebildet werden.

Der Magnetcode kann mit verhältnismässig hoher Dichte angebracht sein, in welchem Fall zwischen dem Lesekopf und dem Magnetstreifen eine relative Bewegung ausgeführt werden muss. Dies lässt sich dadunii bewirken, dass von Hand oder automatisch entwedei" der Kopf über den Streifen oder dei' Streifen über einen stationären Kopf geführt

PHB 32 084 g 12.5.1984

wird, beispielsweise durch Einführung einer Karte in einen Schlitz;, wobei der Kopf in der Nähe des Schlitzes angeordnet ist. Mit einem weniger dichten Code ist es möglich, den Code sowohl mit stationären Magnetstreifen als auch mit stationärer Leseeinrichtung zu lesen, beispielsweise unter Verwendung von Hall-Effekt-Einrichtungen.

In Fig. 3 ist ein Revolver TU in Form eines Drehtellers dargestellt, der vier Lichtquellen HCL1 bis HCL4 und vier Codeleser MCRI bis MCR4 trägt. Die Lichtquellen HCL1 bis HCL4 sind vom Typ nach Fig. 2 und die Codeleser MCR1 bis MCRk haben je einen Schlitz CCS1 bis CCS4, in die die codierten Karten CC1 bis CC4 eingeführt werden. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass die Anwesenheit einer Karte ununterbrochen überwachbar ist und dass der einge- . setzte Lampentyp daher ebenfalls ununterbrochen überwacht werden kann. Sogar ohne die ununterbrochene Überwachung des optischen Codes lässt sich leicht detektieren, ob eine Lampe aus einer Fassung entfernt ist, indem der Strom der Lampenstromquelle LPS überwacht wird, da beim Entfernen der Lampe der zugeführte Strom zu dieser Fassung auf Null fällt.

Da die an Hand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Lampenanordnungen Hohikathodenlampen mit einfachen Atomelementen sind, können andere Lampen zum Erzeugen von Resonanzabsorptionslinien eines oder mehrerer Atomelemente gleichfalls verwendet werden. Derartige Lampen umfassen Hohlkathodenlampen mit mehreren Elementen und elektrodenfreie Entladungslampen.

In Fig. k ist ein Atomabsorptionsspektrophotometei' mit vier Hohikathodenlampen HCLl bis HCL4 mit einfachen Atomelementen jeweils entsprechend der Lampenanordnung HCL nach obiger Beschreibung der Fig. 2 dargestellt, die mit je einem Magnetcodeleser MCR1 bis MCR4 verbunden sind, deren Ausgänge an einen Mikroprozessor/uP angeschlossen sind. Die vier Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4 sind in einen Revolver TU aufgenommen, der durch die Revolversteuereinrichtung TUC zum jeweiligen Positionieren einer ausgewählten Lampenanordnung der vier Lampenanordnungen HCLI

PHB 32 984 /f 12.5.1984

bis HCL4 im optischen Weg des Spektrophotometers gesteuert wird. Fig. 4 zeigt die Lampenanordnung HCL1 im optischen Weg. Die von der Lampenanordnung HCLI gelieferte Strahlung geht von der jeweiligen Kathode CA1 durch einen Zerstäuber AT, der vom herkömmlichen Flainmentyp oder vom elektrothermischen Ofentyp sein kann. Vom Spektrophotometer zu analysierende Proben werden in den Zerstäuber AT aus einem automatischen Probenwechsler AS eingegeben, der von der automatischen Probensteuereinrichtung ASC betrieben wird, und der Zerstäuber wird von der Zerstäubersteuereinrichtung ATC betrieben. Nach dem Durchgang durch den Zerstäuber AT erreicht die.Strahlung einen Monochromator MN. Die Wellenlänge der den Monochromator MN durchsetzenden Strahlung wird von der Wellenlängensteuereinrichtung MWC ausgewählt und der Bandpass, d.h. die Schlitzbreite, des Monochromators MN wird von der Schlitzsteuereinrichtung MSC gewählt. Ein Photomultiplikationsröhrendetektor DET erzeugt ein elektrisches Signal, dessen Amplitude der Intensität der aus dem Monochromator MN austretenden Strahlung proportional ist, und ein logarithm!scher Wandler LG liefert ein verstärktes Signal proportional dem Logarithmus des Ausgangs des Detektors DET. Die Konzentration des Atomelements, gegen die die in den Zerstäuber AT eingegebenen Proben analysiert werden, ist im wesentlichen dem Ausgangssignal des logarithmischen Wandlers LE proportional.

Die zwei Elektroden einer jeden der Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4 sind an die Lampenstromquelle LPS angeschlossen, wobei nur die Hohlkathodenelektroden CAT usw. in der Figur in jedem Falle mit einer einzigen Verbindung schematisch dargestellt sind. Im Betrieb des Spektrophotometers lesen die Magnetcodeleser MCR1 bis MCR4 den Magnetcode auf den Karten CC 1 bis CC4 an den Lampen HCLI bis HCL4 sobald die Karten eingeführt sind. Danach wird diese Messung als Hintergrundprüfung wiederholt, die unterbrochen wird, wenn es für ein analoges Signal aus dem Spektrophotometer, z.B. dem Ausgang des logarithmischen Wandlers LG, notwendig ist, es an den Mikroprozessor über den Analog-Digi tal-Varidler ADC zuzuführen. Die Hiiitergrundprüfung kann z.B. dazu ver-

PHB 32 98·+ Jf 40 12.5.1984

wendet werden, ein FehlersignaL zu liefern, wenn in einer gewünschten Position keine Lampe vorhanden ist.

Ein Mikrocomputer MCP umfasst den Mikroprozessor,uP, einen flüchtigen Schreib/Lesespeicher RAM zur Zwischenspeicherung von Daten zum Verarbeiten vom Mikroprozessor /uP sowie einen ROM-Speicher zum Speichern der Programminformation zum Konditionieren des Betriebs des Mikroprozessors /uP. Der ROM-Speicher ist mit Vorteil ein Festwertspeicher. Der Bus BS verbindet den Mikroprozessor /uP mit dem Schreib/-Lesespeicher RAM, mit dem Festwertspeicher ROM, mit dem Analog-Digital-Wandler ADC, mit der Verriegelungsschalteinrichtung LH, mit der Lampenstromquelle LPS, mit der RevolverSteuereinrichtung TUS, mit der automatischen Probensteuereinrichtung ASC, mit der Zerstäubersteuereinrichtung ATC, mit der Schlitzsteuereinrichtung MSC und mit der Wellensteuereinrichtung MWC.

Neben der Programminformation enthält der Festwertspeicher ROM auch Atomelementinformation einschliesslich spezieller Wellenlängeninformation an einer Stelle im Speicher, die dem jeweiligen Atomelement einer jeden einer Anzahl von Hohlkathodenlampenanordnungen mit einem einzigen Atomelement zugeordnet ist, mit denen das Spektrophotometer verwendet werden kann. Es können mehr als sechzig derartiger Hohlkathodenlampenanordnungen mit einfachen Atomelementen vorgesehen sein, aber zu jedem Zeitpunkt kann eine oder können mehrere dieser Lampenanordnungen, beispielsweise die vier Lampenanordnungen HCLI bis HCL^ im Spektrophotometer angeordnet sein, wobei ihre Karten in die Codeleser MCR eingeführt sind. Der Mikroprozessor/UP ist zum Identifizieren des Atomelements der einen oder einiger Lampenanordnungen konditioniert. Bei den vier Lampenanordnungen HCLI bis HCLA- nach Fig. k spricht diese Identifikation auf den Ausgang der Magnetcodeleser MCR1 bis MCR^ an, die abwechselnd vom Mikroprozessor über ^ die Sperrschaltungseinrichtung LH abgefragt werden. Der Mikroprozessor /UP dient weiter zum Anlegen von Wellenlängeninf orrnation aus dem Festwertspeicher ROM an die Wellenlängensteuereinriohtung MWC für diejenige der einen

PHB 32 984 tf" Λλ 12.3.1984

oder einiger Lampenanordnungen, deren Atomelemente identifiziert sind und deren Lampe sich ausserdemin optischen ¥eg des Monochromators befindet. Der Revolver TU und die Revolversteuereinrichtung TUC umfassen Mittel, die es dem Mikroprozessor /uP ermöglichen, die im optischen Weg des Monochromators befindliche Lampe zu identifizieren.

Der Festwertspeicher ROM enthält auch Lampenstrominformation. Der Mikroprozessor /uP dient zum Steuern der Lampenstromquelle LPS und benutzt diese Lampenstrominformation für die eine oder einige Lampenanordnungen, deren Atomelemente über die Magnetcodeleser MCR identifiziert werden. Es ist für den Mikroprozessor /uP vorteilhaft, die aus dem Magnetcode über die Magnetcodeleser MCR abgeleitete Hochstiampenstrominformation zusammen mit der aus dem Festwertspeicher ROM abgeleiteten Lampenstrominformation zur Steuerung der Lampenstromquelle LPS zu verwenden. Wenn der Magnetcode keine Elemente enthalten hat, die Daten des Höchstlampenbetriebsstroms der jeweiligen Lampenanordnungen darstellen, könnte die Lampenstrominformation im Festwertspeicher ROM nur an solchen Stellen darin enthalten sein, die mit dem jeweiligen Atomelement einer jeden der Anzahl von Hohlkathodenlampenanordnungen zusammenhängen, mit denen das Spektrophotometer verwendbar ist, und könnte den Betriebsstrom für die jeweiligen Lampen völlig bestimmen.

Für eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analyse zum Analysieren einer oder mehrerer Proben in bezug auf das einzige Atomelement einer der Anzahl von Hohlkathodenlampenanordnungen, für die die Information im Festwertspeicher ROM gespeichert ist, sind sowohl Atomelementinformation und mit der Probe zusammenhängende Information erforderlich. Automatischer Betrieb des Spektrophotometers wird dadurch vereinfacht, dass beide Informationsarten zusammengebracht werden und einen Informationssatz bilden, der zumindest für die Dauer dieser Analyse in einem nichtflüchtigen Schreib/Lesespeicher NVM ununterbrochen gespeichert wird. Der Mikroprozessor uP wird über den Bus BS mit dem Speicher NVM verbunden und muss diesen Informationssatz zur Steuerung dieser Analyse verwenden.

PHB 32 4 f *

Die Atomelementinformation für jeden Informationssatz im Speicher NVM ist aus dem Festwertspeicher ROM ableitbar und wird darin vom Mikroprozessor /uP bei der Identifikation des Atomelements der jeweiligen Lampenanordnung eingeschrieben. Diese Atomelernentdaten enthalten wie bereits erwähnt Wellenlängendaten zusammen mit Schlitzbreitendaten zur Anwendung in der Schlitzsteuereinrichtung MSC. Wenn der Zerstäuber AT vorn Flammen typ ist, enthalten die aus dem Festwertspeicher ROM ableitbaren Atomelementdaten Identifizierungsdaten für die Brennstoffart und die Verbrennungsgeschwindigkeit zur Verwendung in der Zerstäubersteuereinrichtung ATC und können auch Messzeitdaten enthalten. Die Zeit, über die das Ausgangssignal des Detektors DET, das über den logarithmischen Wandler LG und den Analog/-Digital-Wandler ADC ankommt, vom Mikroprozessor/UP zur Störungsunterdrückung dieses Signals gemittelt wird, wird durch die Messzeit bestimmt. Wenn der Zerstäuber AT vom elektrothex-mischen Ofentyp ist, enthalten die Atomelementdaten wieder Wellenlängendaten und Schlitzbreitendaten und ausserdem Ofenerwärmungszyklusdaten zur Anwendung in der Zerstäubersteuereinrichtung ATC sowie Messzeitdaten entsprechend der SpitzenhöhenbeStimmung und den Spitzenbereichsergebnissen aus dem Ausgangssignal des Detektors DET. Die Probendaten für jeden Datensatz im Speicher NVM können darin an eine geeignete Stelle vom Benutzer des Spektrophotometers über ein Tastenfeld KPD eingegeben werden, das über den Bus BS mit dem Mikroprozessor /uP verbunden ist. Diese Probendaten enthalten die Anzahl der Proben mit Normalkonzentration, die sich im Probenwechsler AS befinden, und Daten, die die Konzentration dieser Normalproben identifizieren. Die Möglichkeit der Hintergrundkorrektur, die bekannt ist und daher nicht weiter in dieser Beschreibung erläutert wird, wird wie normal zum Gebrauch im Spektrophotometer vorgesehen und die Probendaten geben in diesem Falle auch an, ob in einer besonderen Analyse Hintergrundkorrektur zu verwenden ist oder nicht. Die Atom— elementdaten können auch einen Korrekturbefehl zum Abschalten von Hinterf'Tundkorrektür für Atornelemente enthalten,

PHB 32 98k yS 12. =5.

für die die Strahlungswellenläiige durch den Monochromator einen bestimmten Wei"t überschreitet.

Die Ergebnisse einer Analyse einer oder mehrerer Proben in bezug &\xt ein einfaches Atomelement werden im flüchtigen Schreib/Lesespeicher RAM des Mikrocomputers MCP zwischengespeichert und ggf. in einem geeigneten Recorder aufgezeichnet, beispielsweise in einem dargestellten Drucker PRI in der Verbindung über den Bus BS mit dem Mikroprozessor /uP und möglicherweise auch in ein Anzeigegerät (nicht dargestellt) eingegeben.

Es sei hier erwähnt, dass der automatische Probenwechsler AS von einem Typ ist, der sich spezifisch sowohl für die Verwendung mit einem Zerstäuber AT vom Flammentyp als auch mit einem Zerstäuber AT vom elektrothermischen Ofentyp eignet. Veiter ist die automatische Probensteuereinrichtung ASC normalerweise zum Teil spezifisch für den speziellen automatischen Probenwechsler AS und darin angeordnet, und zum Teil dem Mikroprozessor /uP dauerhaft zugeordnet und im Hauptkörper des Spektrophotometers angeordnet.

Bekanntlich können Atomabsorptionsspektrophotometer zunächst mit einem Zerstäubertyp ausgerüstet werden und zur Verwendung mit dem anderen Typ von Zerstäuber als Zusatzeinrichtung angepasst werden. Z.B. ist ein Atomabsorptionsspektropho tome ter bekannt, das zunächst für Verwendung im Flammenbetrieb vorgesehen, aber für Verwendung im elektrothermischen Betrieb anpassbar ist; und in diesem Fall wird die Zerstäubersteuereinrichtung ATC für den elektrothermischen Ofen normalerweise als Zusatzeinrichtung zu diesem Ofen vorgesehen und ist nicht im Hauptkörper des Spektrophotometers angeordnet oder dauerhaft dein Mikroprozessor uP zugeordnet. Geeignete Sensoren (nicht dargestellt) werden so vorgesehen, dass der Zerstäuber typ AT und der automatische Probenwechsler AS für den geeigneten Betrieb zum Mikroprozessor /uP identifiziert sind. Im erwähnten Fall, in dem die Zerstäubersteuereinrichtung ATC als Zusatzeinrichtung zum Spektrophotometer vorgesehen ist, kann es einen eigenen nichtflüchtigen Schreib/Lesespeicher besitzen, der eine Anzahl von Ofenerwärmungszyklusdatensätze enthält,

PHB 32 08 ^ ]/Γ 12,5.198^

und diese Information, die nach obiger Angabe aus dem Festwertspeicher ROM ableitbar ist, kann stattdessen sich im nichtflüchtigen Schreib/Lesespeicher der Zerstäubersteuereinrichtung ATC für den elektrothermischen Ofen befinden, welche Einrichtung als Teil des nichtflüchtigen Schreib/-Lesespeichers NVM mit dem gesamten Datensatz für eine Analyse betrachtet werden kann.

Der nichtflüchtige Schreib/Lesespeicher NVM hat die Kapazität zum Speichern einer Anzahl von Datensätzen nach obiger Beschreibung. Also wird eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analysensequenz zum Analysieren einer oder mehrerer, im automatischen Probenwechsler AS in bezug auf abwechselnd ein jedes eines Satzes von Atomelementen befindlicher Proben vom Mikroprozessor/uP gesteuert, der zur Verwendung eines jeden der Anzahl von Datensätzen abwechselnd ausgelegt ist, wobei ein Datensatz jeweils einem Atomelement des Elementsatzes zugeordnet ist. Die Anzahl der Datensätze ist zumindest für die Dauer der Analysenfolge ununterbrochen im Schreib/Lesespeicher NVM gespeichert. Z.B. kann der Speicher NVM die Kapazität zum Speichern von zumindest vier Datensätzen haben, je einen für jede der vier Hohlkathodenlampenanordnungen HCL1 bis HCLA mit einfachem Ato.melement nach Fig. 4. Bei der Verwendung von vier derartigen Lampenanordnungen können die Atomelementdaten in jedem Datensatz aus dem Festwertspeicher ROM abgeleitet werden. Das Spektrophotometer kann zusätzlich die Möglichkeit zur Verwendung von Lampen anders als der Lampenanordnungen nach der Beschreibung an Hand der Fig. 1 und 2 verwenden, die zum Identifizieren des jeweiligen Atomelements codiert sind. Z.B. kann in jeder der vier Revolverlampenstellen eine herkömmliche Hohlkathodenlampe mit einem einzigen Atomelement angeordnet sein. In diesem Fall kann der Benutzer des Spektrophotometers einfach über das Tastenfeld KPD Daten zum Identifizieren des Atomelementes einer jeden Lampe in den Mikroprozessor .uP einführen und das Ergebnis davon ist, dass der !Mikroprozessor ^uP alle erforderlichen Atomelementdaten aus dem Fes txvertspeiciier ROM ableiten und zur Verwendung in den

PHB 32 984 yt 12.0. 196'+

nichtflüchtigen Speicher NVM überführen kann. Als ein anderes Beispiel können herkömmliche, elektrodenfreie Entladungslampen in einer jeden der vier Revolverlampenstellen angeordnet werden. In diesem Fall kann wieder der Benutzer

δ über das Tastenfeld KPD Daten zur Identifizierung des jeweiligen Atomelements der Lampe eingeben und zusätzlich muss der Benutzer Daten für eine zusätzliche Stromquelle für den Betrieb elektrodenfreier Entladungslampen zuführen. Als weiteres Beispiel können Hohlkathodenlampen mit mehrfachen Atomelementen benutzt werden. Diese Lampen können herkömmlich sein, in welchem Fall der Benutzer über das Tastenfeld KPD Daten zur Identifizierung der Lampe als eine Mehrfachelementlampe, Daten zur Identifizierung der Atomelemente der Lampe und Lampen?trominformation eingibt.

Eine mögliche Modifizierung besteht darin, dass die Hohlkathodenlampen mit dem mehrfachen Atomelement mit einer mechanisch codierten Karte ausgerüstet sein kann, die der Magnetcodeleser MCR liest, der Lampenstromdaten und Daten zur Identifizierung dieser Lampe als Mehrfachelementlampe liefert. Der Benutzer gibt dann Daten über das Tastenfeld KPD zur Identifizierung der Atomelemente der Lampe ein und der Mikroprozessor/UP ist so beschaffen, dass Atomelementinformation aus dem Festwertspeicher ROM abgeleitet und auf einen getrennten Datensatz in den flüchtigen Schreib/Lesespeicher NVM für ein jedes dieser Atomelemente übertragen wird.

Das Spektrophotometer kann mit einer handbetätigten Korrektureinrichtung derart ausgerüstet sein, dass der Benutzer die Möglichkeit hat, über das Tastenfeld KPD Atomelementinformation in einen Datensatz im nichtflüchtigen Schreib/Lesespeicher NVM einzuführen, welche Information sich von der Information unterscheidet, die sonst aus dem Festwertspeicher ROM abgeleitet wird.

Es kann ein externer Computer (nicht dargestellt)

^⁵ über eine geeignete Schnittstellenschaltung an den Bus BS angeschlossen werden. Eine Aufgabe eines externen Computers kann die weitere Vereinfachung des automatischen Betriebs des öpektrophotomuters durch Erhöhung der Funktion des

PHB 32 984 yS 12.5.1984

Ab

nicht-flüchtigen Schreib/Lesespeichers NVM sein. Z.B. sobald ein Datensatz, der aus Atomelementdaten und Probendaten noch obiger Beschreibung besteht, für eine besondere Analyse in den nichtflüchtigen Speicher NVM eingegeben ist, kann dieser Datensatz auf den externen Computer übertragen werden, welcher Datensatz zu einem späteren Zeitpunkt zur Verwendung in der Wiederholung der gleichen Analyse wieder aufrufbar ist, sogar wenn die Kapazität des nichtflüchtigen Speichers NVM für verschiedene Analysen in der Zwischenzeit völlig benutzt wurde.

Es ist ersichtlich, dass in obiger Beschreibung eines Atomabsorptionsspektrophotometers an Hand der Fig.4 diejenigen Eigenschaften eines derartigen Spektrophotometers erwähnt sind, die sich auf die Erfindung beziehen, und dass andere Eigenschaften herkömmlicherweise vorhanden sind oder sein können. Z.B. ist normalerweise die Lampenstromquelle moduliert und das Signal aus dem Detektor DET entsprechend vor dem Verarbeiten im logarithmischen Wandler LG demoduliert. Auch ist im Detektor DET eine Verstärkungsregelung vorhanden, die automatisch sein kann. Auch ist Zweistrahlbetrieb, d.h. die Anordnung eines optischen Referenzweges, der den Zerstäuber umgeht, und die Verwendung des über diesen Referenzweg abgeleiteten Signals zum Erhalten einer Grundlinienkorrektur, die Gerätedrift insbesondere des Hohlkathodenlampenausgangs und des Detektorausgangs entgegenwirkt, eine bekannte zusätzliche Eigenschaft von Atomabsorptionsspektrophotometern. Im Falle des an Hand der Fig. 4 oben beschriebenen Spektrophotometers, dessen Betrieb lange Zeit automatisch erfolgen kann, kann Zweistrahlbetrieb insbesondere vorteilhaft sein und sehr wahrscheinlich eingebaut werden. In Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Betriebs des Spektrophotometers nach Fig.4 dargestellt.

Beim Schritt 1 "Einschalten" schaltet der Benutzer ^5 die elektrische Versorgung zum Spektrophotometer ein. Im Schritt 2 "Initialisioren" sorgt der Benutzer dafür, dass die vier Hohlkathoderilampenanordnungen HCLl bis HCL4 mit je einem einfachen Atomelement durch AnsOrdnung im Revolver

PHB 32 984 yf 12.3.1984

TU und durch elektrischen Anschluss eingesetzt werden, und dass vier endsprechende Datensätze im nichtflüchtigen Schreib/Lesespeicher NVM eingegeben werden. Es gibt nur eine Einsatzposition für die Lampen, die mit der Position zusammenfällt, in der eine Lampe auf der optischen Achse des Spektrophotometers angeordnet ist, d.h. die Position der Lampenanordnung HCL1 nach Fig. k. Da jede Lampenanordnung abwechselnd eingesetzt wird, kann der Mikroprozessor ,uP die betreffenden Atomelementdaten für den jeweiligen Datensatz aus dem Festwertspeicher ROM in eine geeignete Stelle im nichtflüchtigen Speicher NVM entsprechend der Identifikation des jeweiligen Codes der Laxnpenanordnungscodes vom Mikroprozessor aus dem von den Magnetcodelesern MCR1 bis MCR4 gelesenen Code übertragen. Zum Zeitpunkt, zu dem sich jede Lampe in der Einsatzstellung befindet, kann der Benutzer die betreffenden Probendaten für den jeweiligen Datensatz in den Speicher NVM über das Tastenfeld KPD und den Mikroprozessor /uP eingeben. Es kann sein, dass der Betrieb des Spektrophotometers für einen neuen Probensatz im automatischen Probenwechsler AD eine Wiederholung einer direkt vorangehenden Analysensequenz für einen anderen Probensatz in bezug auf die Atomelemente der gleichen Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4 sein muss. Venn dies der Fall ist, sind die Lampenanordnungen bereits eingesetzt und die entsprechenden Datensätze im nichtflüchtigen Speicher NVM vor dem "Einschalten"-Schritt vorhanden und braucht der Initialisierungsschritt 2 vom Benutzer nicht durchgeführt zu werden. Im Schritt 3 "Speisung zu den Lampen" schaltet der Benutzer die Lampenstromquelle LPS abwechselnd nach jeder Lampe ein und das Ergebnis dieser Aktion für jede Lampe abwechselnd ist, dass die geeigneten Lampenstromdaten aus dem nichtflüchtigen Speicher NVM vom Prozessor /UP abgeleitet und der Lampenstromquelle LPS zugeführt werden. Venn der Zerstäuber AT vom Flammentyp benutzt wird, muss nach dem Schritt 3 ein Schritt (nicht dargestellt) durchgeführt werden, bei dem der Benutzer die Flammen des Zerstäubers AT anzünden muss, Xm Schritt '4 "Start des Probenwechslers" initialisiert der Benutzer den Betrieb des

PHB 32 984 >9 12.5.1984

automatischen Probenwechslers AS und infolgedessen gelangt geeignete Information aus der automatischen Probensteuereinrichtung ASC in den Schreib/Lesespeicher RAM, nachdem der Beti-ieb des Spektrophotometers völlig automatisch

S unter der Steuerung des Mikroprozessors /UP ohne weitere Eingriffe vom Benutzer erfolgen kann.

Infolge des Schrittes k führt der Mikroprozessor/UP den Schritt 5 "Setze N=I" aus. N Stellt eine Revolverziffer dar. Die Revolverziffer N bestimmt, welche der vier Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4 sich im optischen Weg für die Dauer eines Zyklus des automatischen Probenwechslers AS befinden muss, d.h. für die Dauer einer Analyse der darin befindlichen Proben für ein Atomelement und diese Ziffer bestimmt weiter, welcher Datensatz im nichtflüchtigen Speicher NVM vorn Mikroprozessor /uP während dieser Analyse benutzt wird. Die Revolverziffer N ist für die Dauer jeder Analyse im Schreib/Lesespeicher RAM enthalten. Infolge des Schrittes 5 führt der Mikroprozessor /uP den Schritt "Setze Lampenrevolver auf N" aus. In diesem Schritt wird der Revolver TU in die Position N (in dieser Stufe ist N = 1 z.B. entsprechend der Lampenanordnung HCL1) von der Revolversteuereinrichtung TUC gebracht. Infolge des Schrittes 6 steuert der Mikroprozessor /uP den Schritt 7 "Schlitze einstellen", in dem die Schlitzbreite des Monochromators MN von der Schlitzsteuereinrichtung MSC unter Verwendung der Schlitzbreiteninformation aus dem Datensatz im nichtflüchtigen Speicher NVM eingestellt wird, und dann steuert der Mikroprozessor /uP den Schritt 8 "Wellenlänge einstellen", in dem die Wellenlänge des Monochromators MN von der Wellenlängensteuereinrichtung MWC unter Verwendung der Wellenlängeninformation aus dem Datensatz im nichtflüchtigen Speichel- NVM verwendet wird. Auf herkömmliche Weise wird die Verstärkung des Detektors DET im Zusammenhang mit der Einstellung der Wellenlänge des Monochromators automatisch eingestellt. Auch infolge des Schrittes 6 überführt dex" Mikroprozessor /uP Messzeitdaten aus dem nichtflüchtigen Speicher NVM in den l'lüchtigen Schreib/Lese speicher RiVM zur Verwendung vom Mikroprozessor₇uP während

PHB 32 084 \ff 49 12.^r).l"8'i

aufeinanderfolgender Mess^^ngen der Proben für das eine Atomelernen t.

Nach dem Schritt 8 steuert der Mikroprozessor ,uP den Schritt 9 "Leerprobe messen". In diesem Schritt bringt der automatische Probenwechsler AS unter der Steuerung der automatischen Probensteuereinrichtung ASC eine Probe mit nomineller Nullwertkonzentration des einen Atomelements zum Zerstätiber AT, für das der Probensatz zu analysieren ist. Diese Probe wird vom Zerstäuber AT unter der Steuerung der Zerstäubersteuereinrichtung ATC zerstäubt und das Ausgangssignal des Detektors DET gelangt über den logarithmischen Wandler LG und den Analog/Digital-Wandler ADC zum Mikroprozessor >uP und das Ergebnis wird in den Schreib/-Lesespeicher RAM als Grundlinienmessung eingeschrieben, die die Nullwertkonzentration des Atomelements für die Dauer der Analyse des Probensatzes für dieses Atomelement darstellt. Wenn der Zerstäuber AT vom Flammentyp ist, gibt der Mikroprozessor /uP Brennstoffart- und Brenngeschwindigkeitsdaten aus dem nichtflüchtigen Speicher NVM in die Zerstäubersteuereinrichtung ATC für die Zerstäubung dieser und aller folgenden Proben in der Analyse für das spezielle Atomelement. Wenn der Zerstäuber AT vom elektrothermischen Ofentyp ist, gibt der Mikroprozessor /uP Ofenerwärmungszyklusdaten aus dem nichtflüchtigen Speicher NVM in die Zerstäubersteuereinrichtung ATC für die Zerstäubung dieser und aller folgenden Proben in der Analyse für das spezielle Atomelement. Nach dem Schritt 9 steuert der Mikroprozessor /uP den Schritt 10 "Normalprobe messen". In diesem Schritt werden abwechselnd eine vorgegebene Anzahl von Normalproben, d.h. bekannter Konzentrationsproben, deren Anzahl im relevanten Datensatz im nichtflüchtigen Speicher NVM vorhanden ist, vom automatischen Probenwechsler AS in den Zerstäuber AT geliefert. In jedem Fall gelangt das Ausgangssignl des Detektors DET über den Analog/Digital -Wandler ADC zum Mikroprozessor /uP und eiij Absorptionsergebnis- wird durch Vergleichsrnesaung mit der Grundlinieiimessung im Schreib/Lesespeicher RAM berechnet und anschliessend in den Selieib/Lesespeiclier RAM einge-

PHB 32 9Sk yf %Ό 12.5.1984

schrieben. Nach dem Schritt 10 führt der Mikroprozessor.uP den Schritt 11 "Kalibrierung" durch. In diesem Schritt leitet der Mikroprozessor /uP die bekannten Konzentrationswerte der Normalproben aus dem relevanten Datensatz im nichtflüchtigen Speicher NVM ab und benutzt diese Konzentrationswerte zusammen mit den Absorptionsergebnissen für die Normalproben, die in den Sehreib/Lesespeicher RAM im Schritt 10 eingeschrieben wurden, zum Berechnen eines Kalibrierungskoeffizientensatzes, welche Koeffizienten darauf in den Schreib/Lesespeicher RAM für die Dauer der Analyse für das eine Atomelement eingeschrieben werden. Diese Kalibrierungskoeffizienten ermöglichen die Funktionen, die herkömmlich als Skalenerweiterung und Krümmungskorrektur bekannt sind, und bei aufeinanderfolgenden Probenmessungen durchzuführen sind.

Nach dem Schritt 11 steuert der Mikroprozessor /uP

den Schritt 12 "Proben messen, berechnen und die Konzentration speichern". In diesem Schritt liefert der automatische Probenwechsler AS zum Zerstäuber AT eine Probe aus dem Probensatz, der in bezug- auf das einfache Atomelement zu analysieren ist. Das Absorptionsergebnis für diese aus dem Ausgangssignal des Detektors DET abgeleitete Probe gelangt an den Schreib/Lesespeicher RAM, die Kalibrierungskoeffizienten im Schreib/Lesespeicher RAM werden auf das Absorptionsergebnis zum Erzeugen eines Konzentrationsergebnisses angewandt und das Konzentrationsergebnis wird in den Schreib/Lesespeicher RAM eingeschrieben. Nach dem Schritt 12 steuert der Mikroprozessor ,uP den Schritt 13 "Ende Probenwechsler?". In diesem Schritt tastet die automatische Probenstouereinrichtung ASC die Möglichkeit ab, ob der automatische Probenwechsler AS das Ende seiner Sequenz erreicht hat oder nicht und ob keine weitere Probe zu messen ist. Wenn die Antwort "Nein" ist, wird der Schritt 12 Vür die nächste Probe wiederholt. Wenn der Schritt 12 für alle Proben durchgeführt ist und ihre jeweiligen Konzen— trationsergebriisse in den Schreib/Lesespeicher RAM eingeschrieben sind, liefert der nächste Schritt 13 die Antwort "Ja" und der Mikroprozessor ,u-P geht zum Schritt 14 ...

PHB 32 984 1^r 2-4 12.5.

"N = Grenze?" weiter. In diesem Schritt wird die Revolverziffer N geprüft und damit bestimmt, ob sie der Anzahl der Revolverpositionen entspricht, z.B. vier Revolverpositionen nach Fig. 4. Für die erste Analyse ist N=I entsprechend dem Schritt 5 und daher erzeugt der Schritt 14 die Antwort "Nein", infolgedessen der Mikroprozessor /uP den Schritt 15 "N = N+1" durchführt, bei dem er den Wert der Revolverziffer N erhöht. Infolge des Schrittes 15 führt der Mikroprozessor /uP den Schritt 6 durch, bei dem der Revolver TU in die folgende Position gesteuert wird, wodurch die folgende Lampenanordnung HCL2 in den optischen Weg des Spektrophotometers eingeführt und die Schritte 7 bis 13 zur Lieferung eines anderen Satzes von Konzentrationsergebnissen im Schreib/Lesespeicher RAM für den gleichen Probensatz im automatischen Probenwechsler A.S in bezug auf das einfache Atomelement der folgenden Lampenanordnung HCL2 wiederholt werden. ¥enn möglicherweise der Schritt 14 die Antwort "Ja" liefert, führt der Mikroprozessor/uP den Schritt 16 "formatierte Ergebnisse drucken und stoppen". In diesem Schritt werden die Konzentrationsergebnxsse aller Proben des Probensatzes im automatischen Probenwechsler AS in bezug auf die Atomelemente aller Lampenanordnungen HCL1 bis HCL-'+ mit einfachem Atomelement im Revolver TU dem Schreib/-Lesespeicher RAM in formatierter Form entnommen, dann vom Drucker PRI gedruckt und anschliessend des Spektrophotometer gestoppt, d.h. die meisten elektrischen Versorgungen werden abgeschaltet und es tritt ein Wartezustand ein. Eine Analysensequenz für einen neuen Probensatz erfordert vom Benutzer den Start der ganzen Sequenz von Schritten ab dem Schritt 1 .

Claims

PHB 32 984 «ΚΓ 12.5.

PATENTANSPRÜCHE

1 . J Atomatisorptionsspektrophotometer mit einer Lichtquelle zum Erzetigen einer Resonanzabsorptionslinie eines oder mehrerer Atomelemente, mit einem Monochromator zum Durchlassen von Strahlung einer ausgewählten Wellenlänge eines oder mehrerer Atomelemente, mit einer Wellenlängensteuereinrichtung zum Ansprechen auf die zugeführte Wellenlängeninformation zwecks Einstellung des Monochromators auf die ausgewählte Wellenlänge, mit einem Mikroprozessor einem Speicher mit Wellenlängeninformation an einer Stelle, die einem jeden des jeweiligen einen oder mehreren Atomelemente einer Anzahl der Lampen zugeordnet ist, und mit Mitteln für den Mikroprozessor zum Identifizieren dieses einen oder mehrerer Atomelemente der Lichtquelle, in der der Mikroprozessor zum Anlegen von Wellenlängeninformation aus dem Speicher für ein Atomelement mit einer derartigen Indentifikation an die Wellenlängensteuereinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle magnetisch codiert ist, wobei der Code das eine oder mehrere Atomelemente darstellt, und dass das Spektrophotometer weiter einen Magnetcodeleser sowie Mittel zum Anlegen eines Ausgangssignals oder von Ausgangssignalen aus dem Magnetcodeleser an den Mikroprozessor enthält, wodurch der Mikroprozessor das eine oder mehrere Atomelemente identifizieren kann.
2. Atomabsorptionsspektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lichtquelle eine Karte mit einem Magnetcode befestigt ist, und dass der Magnet-, codeleser mit einem Schlitz versehen ist, in den zum Lesen des Codes die Karte eingeführt wird.
3· Atomabsorptionsspektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daas die Lichtquelle an ihrer Aussenflache mit einem Schild versehen ist, auf dem der Magnetcode angebracht ist.

PHB 32 984 '#5 12.5.1984
4. Spektrophotometer nach, einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Lampenrevolver zum Festhalten einer Ani'.ahl von Lichtquellen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetcodeleser für jede Lampenposition auf dem Revolver vorgesehen ist.
5. Spektrophotometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetcode weiter den Lampenbetriebsstrom darstellt, wobei das Spektrophotometer eine Lampenstromquelle und der Festwertspeicher Lampenstrominformation enthält, wobei der Mikroprozessor zur Steuerung der Lampenstromquelle ausgelegt ist, und dabei zusammen mit der Lampenstrominformation aus dem Speicher weitere Lampenstrominformation aus dem Magnetcode über den Magnetcodeleser benutzt.
6. Spektrophotometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher ein Festwertspeicher ist.
7. Spektrophotometer nach Anspruch 6, wenn abhängig vom Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analyse zum Analysieren einer oder mehrerer Proben in bezug auf ein Atomelement einer Lampenanordnung vom Mikroprozessor gesteuert wird, der zur Verwendung eines in einem Schreib/Lesespeicher für zumindest die Dauer dieser Analyse ununterbrochen gespeicherten Datensatzes ausgelegt ist, und dass der Datensatz Atomelementdaten mit Wellenlängeninformation, die aus dem Festwertspeicher für dieses Atomelement ableitbar ist, zusammen mit an anderer Stelle für diese eine oder für mehrere Proben ableitbare Probeninformation enthält.
8. Spektrophotometer nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrophotometer Halterungen für mehr als eine Lichtquelle gleichzeitig mit Magnetcodelesern enthält, die für eine jede der sogehaltenen Lichtquellen vorgesehen sind, wobei die Ausgänge der Magnetcodeleser mit dem Mikroprozessor verbunden sind, und Position! erurift'sirii 11 el zum Positionieren jeweils eiriex* so gehaltenen Lampe der im optischen Weg des Monochromators befindlichen Lrunpenanordriungen enthält, und dass eine im Betrieb

PHB 32 08^ ^i ]2.5.108h

des Spektrophotometers durchgerührte Analysensequenz zum Analysieren einer oder mehrerer Proben in bezug auf abwechselnd einen jeden Satz von Atomelementen, wobei die Lichtquelle für jedes Atomelement des Satzes ein Teil der Lampenanordnung ist, vom Mikroprozessor gesteuert wird, der zur Steuerung dieser Halte- und Positionierungseinrichtung zum Positionieren einer Lampe, die die Absorptionslinie eines jeden Atomelements des erwähnten Elementsatzes abwechselnd im optischen Weg des Monochromators ausstrahlt, und zur Verwendung eines jeden einer Anzahl von Datensätzen abwechselnd mit je einem Datensatz für jedes Atomelement des erwähnten Elementdatzes ausgelegt ist, wobei die Anzahl der Datensätze im Schreib/Lesespeicher zumindest für die Dauer der erwähnten Analysensequenz ununterbrochen gespeichert ist.