DE3419800C2 - Atomabsorptionsspektrophotometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Atomabsorptionsspektrophotometer. Aus der US-Patentschrift 3 600 571 ist ein Atomabsorptionsspektrometer mit mehreren Lichtquellen und einem Monochromator bekannt, und aus der US-Patentschrift 3 909 203 eine Vorrichtung mit einem Spektrometer, Probenröhrchen mit optischem Code sowie einem Codeleser. In der DE-A1 27 58 437 ist darüber hinaus die Verwendung eines magnetischen Codes in der Analysentechnik beschrieben. Die beiden zuletztgenannten Schriften beschreiben im wesentlichen Vorrichtungen, bei denen unterschiedliche Proben, z. B. Blut, Urin oder Milchproben zur Analyse mit einem sie identifizierenden Code versehen sind. Diese Proben mit unterschiedlichen Analysen zu untersuchen, geht aus diesen Schriften nicht hervor. Lediglich in der erstgenannten Schrift wird ein Atomabsorptionsspektrometer beschrieben, das verschiedene Lichtquellen mit einem Brenner in einem Gehäuse aufweist, wodurch unterschiedliche Analysen möglich werden. Jede der verschiedenen Lichtquellen ist dabei quasi fest installiert und mit einer daran angepaßten Stromversorgung verbunden, was u. a. sehr aufwendig ist, und auch die Anzahl der möglichen Lichtquellen beschränkt.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Atomabsorptionsspektrophotometer mit

• - einer Lichtquelle (HCL) zum Erzeugen einer Resonanzabsorptionslinie eines oder mehrerer Atomelemente, die mit einem magnetischen Code (MCS) versehen ist, der ein oder mehrere Atomelemente darstellt,
• - einem Magnetcodeleser (MCR) für den magnetischen Code (MCS) der Lichtquelle (HCL),
• - einem Monochromator (MN) zum Durchlassen von Strahlung einer ausgewählten Wellenlänge eines oder mehrerer Atomelemente,
• - einer Wellenlängensteuereinrichtung (MWC) zum Einstellen des Monochromators (MN) auf die ausgewählte Wellenlänge,
• - einem Mikroprozessor (µP) und
• - einem Speicher (ROM), in dem eine Vielzahl von Speicherplätzen einer Vielzahl von Lichtquellen zugeordnet ist, wobei jeder Speicherplatz die Wellenlängeninformation enthält, die dem einen oder den mehreren Atomelementen der jeweiligen Lichtquelle entspricht,
• - wobei der Magnetcodeleser (MCR), die Wellenlängensteuereinrichtung (MWC), der Mikroprozessor (µP) und der Speicher (ROM) miteinander derart verbunden sind, daß das Ausgangssignal des Magnetcodelesers (MCR) dem Mikroprozessor (µP) zugeführt wird und der Mikroprozessor (µP) das eine oder die mehreren Atomelemente identifiziert und die Wellenlängeninformation für ein Atomelement aus dem Speicher (ROM) an die Wellenlängensteuereinrichtung (MWC) anlegen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Resonanzlinienlichtquelle in Form einer Hohlkathodenlampe mit einem einzigen Element, auf deren Außenfläche 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. 4 eine Blockschaltung eines Atomabsorptionsspektrophotometers für vier Lampenaufstellungen nach Fig. 2 und

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm einer Operation des Spektrophotometers nach Fig. 4.

In Fig. 1 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 Anschlußstifte verbinden eine Lichtquellenstromquelle LPS (siehe Fig. 4) 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 Lichtquelle und kann auch die Information über den erforderlichen Strom für die Lichtquelle HCL aus der Lichtquellenstromquelle 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 µP im Spektrophotometer gelangt (siehe Fig. 4).

In Fig. 2 ist ein anderer Lichtquellenaufbau 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 Lichtquelle HCL daran befestigt ist. Die Karte CC trägt einen Magnetstreifen MCS, der den Code mit den Daten des Atomelementes der Lichtquelle und weiter des Lichtquellenbetriebsstroms enthält. Die Karte CC könnte durch einen Körper mit einer anderen 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 dadurch bewirken, daß von Hand oder automatisch entweder der Kopf über den Streifen oder der Streifen über einen stationären Kopf geführt 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 MCR1 bis MCR4 trägt. Die Lichtquellen HCL1 bis HCL4 sind vom Typ nach Fig. 2 und die Codeleser MCR1 bis MCR4 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 eingesetzte Lichtquellentyp daher ebenfalls ununterbrochen überwacht werden kann. Sogar ohne die ununterbrochene Überwachung des magnetischen Codes läßt sich leicht detektieren, ob eine Lichtquelle aus einer Fassung entfernt ist, indem der Strom der Lichtquellenstromquelle LPS überwacht wird, da beim Entfernen der Lichtquelle der zugeführte Strom zu dieser Fassung auf Null fällt.

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

In Fig. 4 ist ein Atomabsorptionsspektrophotometer mit vier Hohlkathodenlampen HCL1 bis HCL4 mit einfachen Atomelementen jeweils entsprechend der Anordnung HCL nach obiger Beschreibung der Fig. 2 dargestellt, die mit je einem Magnetcodeleser MCR1 bis MCR4 verbunden sind, deren Ausgänge an einen Mikroprozessor µP angeschlossen sind. Die vier Lichtquellenanordnungen HCL1 bis HCL4 sind in einen Revolver TU aufgenommen, der durch die Revolversteuereinrichtung TUC zum jeweiligen Positionieren einer ausgewählten Lichtquellenanordnung HCL1 bis HCL4 im moptischen Weg des Spektrophotometers gesteuert wird. Fig. 4 zeigt die Lichtquellenanordnung HCL1 im optischen Weg. Die von dieser gelieferte Strahlung geht von der jeweiligen Kathode CA1 durch einen Zerstäuber AT, der vom herkömmlichen Flammentyp 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. 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 logarithmischer 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 Lichtquellenanordnungen HCL1 bis HCL4 sind an die Lichtquellenstromquelle LPS angeschlossen, wobei nur die Hohlkathodenelektroden CA1 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 CC1 bis CC4 an den Lichtquellen HCL1 bis HCL4, sobald die Karten eingeführt sind. Danach wird diese Messung als Hintergrundprüfung wiederholt, die unterbrochen wird, wenn ein anaaloges Signal aus dem Spektrophotometer, z. B. dem Ausgang des logarithmischen Wandlers LG, dem Mikroprozessor über den Analog-Digital-Wandler ADC zugeführt werden muß. Die Hintergrundprüfung kann z. B. dazu verwendet werden, ein Fehlersignal zu liefern, wenn in einer gewünschten Position keine Lichtquelle vorhanden ist.

Ein Mikrocomputer MCP umfaßt den Mikroprozessor µP, einen flüchtigen Schreib/Lesespeicher RAM zur Zwischenspeicherung von Daten zum Verarbeiten durch den Mikroprozessor µP sowie einen ROM-Speicher zum Speichern der Programminformation zum Konditionieren des Betriebs des Mikroprozessors µP. Der ROM-Speicher ist mit Vorteil ein Festwertspeicher. Der Bus BS verbindet den Mikroprozessor µP mit dem Schreib/Lesespeicher RAM, mit dem Festwertspeicher ROM, mit dem Analog-Digital-Wandler ADC, mit der Verriegelungsschalteinrichtung LH, mit der Lichtquellenstromquelle 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 Hohlkathodenlampenanordnung mit einem einzigen Atomelement zugeordnet ist, mit denen das Spektrophotometer betrieben werden kann. Es können mehr als sechzig derartiger Hohlkathodenlampenanordnungen mit einfachen Atomelementen vorgesehen sein. Zu jedem Zeitpunkt kann eine oder können mehrere dieser Lichtquellenanordnungen, beispielsweise HCL1 bis HCL4 im Spektrophotometer angeordnet sein, wobei ihre Karten in die Codeleser MCR eingeführt sind. Der Mikroprozessor µP ist zum Identifizieren des Atomelements der einen oder einiger Lichtquellenanordnungen konditioniert. Bei den vier Lichtquellenanordnungen HCL1 bis HCL4 nach Fig. 4 spricht diese Identifikation auf den Ausgang der Magnetcodeleser MCR1 bis MCR4 an, die abwechselnd vom Mikroprozessor über die Sperrschaltungseinrichtung LH abgefragt werden. Der Mikroprozessor µP dient weiter zum Anlegen von Wellenlängeninformation aus dem Festwertspeicher ROM an die Wellenlängensteuereinrichtung MWC für diejenige Lichtquellenanordnungen, deren Atomelemente identifiziert sind und deren Lichtquelle sich außerdem im optischen Weg des Monochromators befindet. Der Revolver TU und die Revolversteuereinrichtung TUC umfassen Mittel, die es dem Mikroprozessor µP ermöglichen, die im optischen Weg des Monochromators befindliche Lichtquelle zu identifizieren.

Der Festwertspeicher ROM enthält auch Lichtquellenstrominformation. Der Mikroprozessor µP dient zum Steuern der Lichtquellenstromquelle LPS und benutzt diese Lichtquellenstrominformation für die Lichtquellenanordnungen, deren Atomelemente über die Magnetcodeleser MCR identifiziert werden. Es ist für den Mikroprozessor µP vorteilhaft, die aus dem Magnetcode über die Magnetcodeleser MCR abgeleitete Höchstlichtquellenstrominformation zusammen mit der aus dem Festwertspeicher ROM abgeleiteten Lichtquellenstrominformation zur Steuerung der Lichtquellenstromquelle LPS zu verwenden. Wenn der Magnetcode keine Elemente enthalten hat, die Daten des Höchstlichtquellenbetriebsstroms der jeweiligen Lichtquellenanordnungen darstellen, könnte die Lichtquellenstrominformation 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 Lichtquellen 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 µP wird über den Bus BS mit dem Speicher NVM verbunden und muß diesen Informationssatz zur Steuerung dieser Analyse verwenden.

Die Atomelementinformation für jeden Informationssatz im Speicher NVM ist aus dem Festwertspeicher ROM ableitbar und in diesen vom Mikroprozessor µP bei der Identifikation des Atomelements der jeweiligen Lichtquellenanordnung eingeschrieben. Diese Atomelementdaten enthalten wie bereits erwähnt Wellenlängendaten zusammen mit Schlitzbreitendaten zur Anwendung in der Schlitzsteuereinrichtung MSC. Wenn der Zerstäuber AT vom Flammentyp 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 µP zur Störungsunterdrückung dieses Signals gemittelt wird, wird durch die Meßzeit bestimmt. Wenn der Zerstäuber AT vom elektrothermischen 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 µP 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. Die Probendaten geben in diesem Falle auch an, ob in einer besonderen Analyse Hintergrundkorrektur zu verwenden ist oder nicht. Die Atomelementdaten können auch einen Korrekturbefehl zum Abschalten von Hintergrundkorrektur für Atomelemente enthalten, für die die Strahlungswellenlänge durch den Monochromator einen bestimmten Wert überschreitet.

Die Ergebnisse einer Analyse einer oder mehrerer Proben in bezug auf ein einfaches Atomelement werden im flüchtigen Schreib/Lesespeicher RAM des Mikrocomputers MCP zwischengespeichert und ggf. in einem geeigneten Recorder aufgezeichnet, beispielweise in einem dargestellten Drucker PRI, welcher über den Bus BS mit dem Mikroprozessor µP verbunden ist. Die Ergebnisse können auch in ein Anzeigegerät (nicht dargestellt) eingegeben werden.

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. Weiter ist die automatische Probensteuereinrichtung ASC normalerweise zum Teil spezifisch für den speziellen automatischen Probenwechsler AS und darin angeordnet, und zum Teil dem Mikroprozessor µP dauerhaft zugeordnet und im Hauptkörper des Spektrophotometers angeordnet. Bekanntlich können Atomabsorptionsspektrophotometer zunächst mit einem Zerstäubertyp ausgerüstet werden, wobei die Verwendung des anderen Zerstäubertyps als Zusatzeinrichtung vorgesehen ist. Z. B. ist ein Atomabsorptionsspektrophotometer bekannt, das zunächst für Verwendung im Flammenbetrieb vorgesehen, aber für Verwendung im elektrothermischen Betrieb anpaßbar ist. 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. Sie ist nicht dauerhaft dem Mikroprozessor µP zugeordnet. Geeignete Sensoren (nicht dargestellt) werden so vorgesehen, daß der Zerstäubertyp AT und der automatische Probenwechsler AS für den geeigneten Betrieb zum Mikroprozessor µP 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.

Diese Information, die nach obiger Angabe aus dem Festwertspeicher ROM ableitbar ist, kann sich stattdessen 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 Proben vom Mikroprozessor µP gesteuert, der zur aufeinanderfolgenden Verwendung eines jeden der Datensätze ausgelegt ist, wobei einem Datensatz jeweils ein 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, welche den vier Hohlkathodenlampenanordnungen HCL1 bis HCL4 mit einfachem Atomelement nach Fig. 4 zugeordnet sind. Bei der Verwendung von vier derartigen Lichtquellenanordnungen können die Atomelementdaten in jedem Datensatz aus dem Festwertspeicher ROM abgeleitet werden. Das Spektrophotometer kann zusätzlich die Möglichkeit zur Verwendung weiterer Lichtquellen umfassen, die zum Identifizieren des jeweiligen Atomelements codiert sind. Z. B. kann in jeder der vier Revolverlichtquellenstellen 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 Lichtquelle in den Mikroprozessor µP einführen und das Ergebnis davon ist, daß der Mikroprozessor µP alle erforderlichen Atomelementdaten aus dem Festwertspeicher ROM ableiten und zur Verwendung in den nichtflüchtigen Speicher NVM überführen kann. Als ein anderes Beispiel können herkömmliche, elektrodenfreie Entladungslampen in einer jeden der vier Revolverlichtquellenstellen angeordnet werden. In diesem Fall kann wieder der Benutzer über das Tastenfeld KPD Daten zur Identifizierung des jeweiligen Atomelements der Lichtquelle eingeben. Zusätzlich muß der Benutzer eine zusätzliche Stromquelle für den Betrieb elektrodenfreier Entladungslampen vorsehen. Als weiteres Beispiel können Hohlkathodenlampen mit mehrfachen Atomelementen benutzt werden. Diese Lichtquellen können herkömmlich sein, in welchem Fall der Benutzer über das Tastenfeld KPD Daten zur Identifizierung der Lichtquelle als eine Mehrfachelementlampe, Daten zur Identifizierung der Atomelemente der Lichtquelle und Lichtquellenstrominformation eingibt. Eine mögliche Modifizierung besteht darin, daß die Hohlkathodenlampe mit dem mehrfachen Atomelement mit einer mechanisch codierten Karte ausgerüstet sein kann, die der Magnetcodeleser MCR liest, der Lichtquellenstromdaten und Daten zur Identifizierung dieser Lichtquelle als Mehrfachelementlampe liefert. Der Benutzer gibt dann Daten über das Tastenfeld KPD zur Identifizierung der Atomelemente der Lichtquelle ein und der Mikroprozessor µP 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) über eine geeignete Schnittstellenschaltung an den Bus BS angeschlossen werden. Eine Aufgabe eines externen Computers kann die weitere Vereinfachung des automatischen Betriebs des Spektrophotometers durch bessere Ausnutzung des nicht-flüchtigen Schreib/Lesespeichers NVM sein. Sobald z. B. 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 und zu einem späteren Zeitpunkt zur Verwendung bei der Wiederholung der gleichen Analyse wieder aufgerufen werden, sogar wenn die Kapazität des nichtflüchtigen Speichers NVM für verschiedene Analysen in der Zwischenzeit völlig belegt 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 Lichtquellenstromquelle 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 der 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. In Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Betriebs des Spektrophotometers nach Fig. 4 dargestellt.

Beim Schritt 1 "Einschalten" schaltet der Benutzer die elektrische Versorgung zum Spektrophotometer ein. Im Schritt 2 "Initialisieren" sorgt der Benutzer dafür, daß die vier Hohlkathodenlampenanordnungen HCL1 bis HCL4 mit je einem einfachen Atomelement durch Anordnung im Revolver TU und durch elektrischen Anschluß eingesetzt werden, und daß vier entsprechende Datensätze im nichtflüchtigen Schreib/Lesespeicher NVM eingegeben werden. Es gibt nur eine Einsatzposition für die Lichtquellen, die mit der Position zusammenfällt, in der eine Lichtquelle auf der optischen Achse des Spektrophotometers angeordnet ist, d. h. die Position der Lichtquellenanordnung HCL1 nach Fig. 4. Da jede Lichtquellenanordnung abwechselnd eingesetzt wird, kann der Mikroprozessor µP 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 Lichtquellenanordnungscodes vom Mikroprozessor aus dem von den Magnetcodelesern MCR1 bis MCR4 gelesenen Code übertragen. Zum Zeitpunkt, zu dem sich jede Lichtquelle 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 µP eingeben. Es kann sein, daß für einen neuen Probensatz des automatischen Probenwechsler AD eine Wiederholung einer direkt vorangehenden Analysensequenz in bezug auf die Atomelemente der gleichen Lichtquellenanordnungen HCL1 bis HCL4 erfolgen muß. Wenn dies der Fall ist, sind die Lampenanordnungen bereits eingesetzt und die entsprechenden Datensätze im nichtflüchtigen Speicher NVM vor dem "Einschalten"-Schritt vorhanden. Dann braucht der Initialisierungsschritt 2 vom Benutzer nicht durchgeführt zu werden. Im Schritt 3 "Speisung zu den Lichtquellen" schaltet der Benutzer die Lichtquellenstromquelle LPS abwechselnd nach jeder Lichtquelle ein. Die geeigneten Lichtquellenstromdaten werden infolgedessen aus dem nichtflüchtigen Speicher NVM vom Prozessor µP abgeleitet und der Lichtquellenstromquelle LPS zugeführt. Wenn 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. Im Schritt 4 "Start des Probenwechslers" initialisiert der Benutzer den Betrieb des automatischen Probenwechslers AS und infolgedessen gelangt geeignete Information aus der automatischen Probensteuereinrichtung ASC in den Schreib/Lesespeicher RAM, wonach der Betrieb des Spektrophotometers völlig automatisch unter der Steuerung des Mikroprozessors µP ohne weitere Eingriffe vom Benutzer erfolgen kann.

Infolge des Schrittes 4 führt der Mikroprozessor µP den Schritt 5 "Setze N=1" aus. N stellt eine Revolverziffer dar. Die Revolverziffer N bestimmt, welche der vier Lichtquellenanordnungen 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. Diese Ziffer bestimmt weiter, welcher Datensatz im nichtflüchtigen Speicher NVM vom Mikroprozessor µP 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 µP den Schritt "Setze Lampenrevolver auf N" aus. In diesem Schritt wird der Revolver TU in die Position N (in dieser Stufe N=1 z. B. entsprechend der Lichtquellenanordnung HCL1) von der Revolversteuereinrichtung TUC gebracht. Infolge des Schrittes 6 steuert der Mikroprozessor µP 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. Dann steuert der Mikroprozessor µP 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 Speicher NVM verwendet wird. Auf herkömmliche Weise wird die Verstärkung der Detektors DET im Zusammenhang mit der Einstellung der Wellenlänge des Monochromators automatisch eingestellt. Ebenfalls mit dem Schritt 6 überführt der Mikroprozessor µP Meßzeitdaten aus dem nichtflüchtigen Speicher NVM in den flüchtigen Schreib/Lesespeicher RAM zur Verwendung durch den Mikroprozessor µP während aufeinanderfolgender Messungen der Proben für das eine Atomelement.

Nach dem Schritt 8 steuert der Mikroprozessor µP 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 Zerstäuber 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 µP. 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 µP Brennstoffart- und Brenngeschwindigkeitsdaten aus dem nichtflüchtigen Speicher NVM in die Zerstäubersteuereinrichtung ATC für die Zerstäubung dieser und aller folgenden Proben bei der Analyse für das spezielle Atomelement. Wenn der Zerstäuber AT vom elektrothermischen Ofentyp ist, gibt der Mikroprozessor µP Ofenerwärmungszyklusdaten aus dem nichtflüchtigen Speicher NVM in die Zerstäubersteuereinrichtung ATC für die Zerstäubung dieser und aller folgenden Proben bei der Analyse für das spezielle Atomelement. Nach dem Schritt 9 steuert der Mikroprozessor µP den Schritt 10 "Normalprobe messen". In diesem Schritt werden abwechselnd eine vorgegebene Anzahl von Normalproben bekannter Konzentration, 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 Ausgangssignal des Detektors DET über den Analog/Digital-Wandler ADC zum Mikroprozessor µP und ein Absorptionsergebnis wird durch Vergleichsmesssung mit der Grundlinienmessung im Schreib/Lesespeicher RAM berechnet und anschließend in den Schreib/Lesespeicher RAM eingeschrieben. Nach dem Schritt 10 führt der Mikroprozessor µP den Schritt 11 "Kalibrierung" durch. In diesem Schritt leitet der Mikroprozessor µP die bekannten Konzentrationswerte der Normalproben aus dem relevanten Datensatz im nichtflüchtigen Speicher NVM ab und benutzt diese Konzentrationswerete zusammen mit den Absorptionsergebnissen für die Normalproben, die in den Schreib/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 und bei aufeinanderfolgenden Probenmessungen durchzuführen sind.

Nach dem Schritt 11 steuert der Mikroprozessor µP 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 dem Absorptionsergebnis zugeordnet, um ein Konzentrationsergebnis zu ermitteln. Das Konzentrationsergebnis wird in den Schreib/Lesespeicher RAM eingeschrieben. Nach dem Schritt 12 steuert der Mikroprozessor µP den Schritt 13 "Ende Probenwechsler?". In diesem Schritt tastet die automatische Probensteuereinrichtung ASC 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 für die nächste Probe wiederholt. Wenn der Schritt 12 für alle Proben durchgeführt ist und ihre jeweiligen Konzentrationsergebnisse in den Schreib/Lesespeicher RAM eingeschrieben sind, liefert der nächste Schritt 13 die Antwort "Ja" und der Mikroprozessor µP geht zum Schritt 14 "N=Grenze?" weiter. In diesem Schritt wird die Revolverziffer N geprüft und damit bestimmt, ob sie der Anzahl der Revolverpositionen entspricht, z. B. den vier Revolverpositionen nach Fig. 4. Für die erste Analyse ist N=1 entsprechend dem Schritt 5. Daher erzeugt der Schritt 14 die Antwort "Nein". Infolgedessen führt der Mikroprozessor µP den Schritt 15 "N=N+1" durch, bei dem er den Wert der Revolverziffer N erhöht. Infolge des Schrittes 15 führt der Mikroprozessor µP den Schritt 6 durch, bei dem der Revolver TU in die folgende Position gesteuert wird, wodurch die folgende Lichtquellenanordnung 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 As in bezug auf das einfache Atomelement der folgenden Lichtquellenanordnungen HCL2 wiederholt werden. Wenn möglicherweise der Schritt 14 die Antwort "Ja" liefert, für der Mikroprozessor µP den Schritt 16 "formatierte Ergebnisse drucken und stoppen". In diesem Schritt werden die Konzentrationsergebnisse aller Proben des Probensatzes im automatischen Probenwechsler AS in bezug auf die Atomelemente aller Lichtquellenanordnungen HCL1 bis HCL4 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 (8)

1. Atomabsorptionsspektrophotometer mit

• - einer Lichtquelle (HCL) zum Erzeugen einer Resonanzabsorptionslinie eines oder mehrerer Atomelemente, die mit einem magnetischen Code (MCS) versehen ist, der ein oder mehrere Atomelemente darstellt,
• - einem Magnetcodeleser (MCR) für den magnetischen Code (MCS) der Lichtquelle (HCL),
• - einem Monochromator (MN) zum Durchlassen von Strahlung einer ausgewählten Wellenlänge eines oder mehrerer Atomelemente,
• - einer Wellenlängensteuereinrichtung (MWC) zum Einstellen des Monochromators (MN) auf die ausgewählte Wellenlänge,
• - einem Mikroprozessor (µP) und
• - einem Speicher (ROM), in dem eine Vielzahl von Speicherplätze einer Vielzahl von Lichtquellen zugeordnet ist, wobei jeder Speicherplatz die Wellenlängeninformation enthält, die dem einen oder den mehreren Atomelementen der jeweiligen Lichtquelle entspricht,
• - wobei der Magnetcodeleser (MCR), die Wellenlängensteuereinrichtung (MWC), der Mikroprozessor (µP) und der Speicher (ROM) miteinander derart verbunden sind, daß das Ausgangssignal des Magnetcodelesers (MCR) dem Mikroprozessor (µP) zugeführt wird und der Mikroprozessor (µP) das eine oder die mehreren Atomelemente identifiziert und die Wellenlängeninformation für ein Atomelement aus dem Speicher (ROM) an die Wellenlängensteuereinrichtung (MWC) anlegen kann.

2. Atomabsorptionsspektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Lichtquelle (HCL1) eine Karte (CC1) mit einem magnetischen Code (MCS) befestigt ist, und daß der Magnetcodeleser (MCR1) mit einem Schlitz (CCS1) versehen ist, in den zum Lesen des magnetischen Codes die Karte (CC1) eingeführt werden kann.

3. Atomabsorptionsspektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (HCL) an ihrer Außenfläche mit einem Schild (LA) versehen ist, auf dem der magnetische Code (MCC) angebracht ist.

4. Atomabsorptionsspektrophotometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Revolver (TU) zum Festhalten einer Anzahl von Lichtquellen (HCL1, . . . , HCL4), dadurch gekennzeichnet, daß ein magentcodeleser (MCR1, . . . , MCR4) für jede Lichtquellenposition auf dem Revolver (TU) vorgesehen ist.

5. Atomabsorptionsspektrophotometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Code (MCS) auch Lichtquellenstrominformation darstellt, wobei das Atomabsorptionsspektrophotometer eine Lichtquellenstromquelle (LPS) und der Speicher (ROM) auch Lichtquellenstrominformation enthält und wobei der Mikroprozessor (µP) zur Steuerung der Lichtquellenstromquelle (LPS) ausgelegt ist und zusammen mit der Lichtquelleninformation aus dem Speicher (ROM) Lichtquellenstrominformation aus dem magnetischen Code (MCS) über den Magnetcodeleser (MCR) benutzt.

6. Atomabsorptionsspektrophotometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (ROM) ein Festwertspeicher ist.

7. Atomabsorptionsspektrophotometer nach Anspruch 6, wenn abhängig von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schreib/Lesespeicher (NVM) vorgesehen ist, welcher mit dem Speicher (ROM) verbunden ist, zur Übertragung von Wellenlängeninformation enthaltende Atomelementinformation vom Speicher (ROM) zum Schreib/Lesespeicher (NVM), und daß ein Dateneingabetastenfeld (KPD) zur Speicherung von zur Probe gehörender Inmformation in den Schreib/Lesespeicher (NVM) vorgesehen ist, und daß der Mikroprozessor (µP) mit dem Schreib/Lesespeicher (NVM) verbunden ist, für den Zugriff auf Atomelement- und zur Probe gehörender Information während der Dauer von einer Analyse.

8. Atomabsorptionsspektrophotometer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (TU) vorgesehen ist zur gleichzeitigen Aufnahme von mehreren Lichtquellen (HCL1, . . . , HCL4) und von Magnetcodelesern (MCR1, . . . , MCR4) für die Lichtquellen (HCL1, . . . , HCL4), deren Ausgänge mit dem Mikroprozessor (µP) verbunden sind, und daß eine Positionierungsvorrichtung (TUC) vorgesehen ist, zur Positionierung und zum Halten jeweils einer der Lichtquellen im optischen Pfad des Monochromators (MN), wobei der Mikroprozessor (µP) programmiert ist, um bei Betrieb des Atomabsorptionsspektrophotometers eine Analysensequenz einer Probe oder mehrerer aufeinanderfolgender Proben hinsichtlich eines Satzes von Atomelementen durchzuführen, und daß der Mikroprozessor (µP) ferner zum Lesen von im Schreib/Lesespeicher (NVM) mindestens für die Dauer der Analysensequenz gespeicherten Datensätzen von auf Atomelemente und Proben bezogenen Daten sowie dazu programmiert ist, aufeinanderfolgend eine der in der Halterung (TU) angeordneten Lichtquellen mittels der Positioniereinrichtung (TUC) im optischen Pfad des Monochromators (MN) zu positionieren.