NO151764B - Baerbar elementanalyseenhet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elementanalysesys-temer, nærmere bestemt et bærbart feltrøntgenstråle-fluorescerende spektrometer, av den art som angitt i innledningen til krav 1.

Røntgenstråle-fluorescerende spektrometer har lenge blitt benyttet for å analysere elementsammensetningen til mineralprøver tatt i løpet av geologiske undersøkelser. U-kjente mineralprøver blir bestrålt for å bringe dem til å fluorisere og den resulterende fluoriserende røngtenutstrål-ingen blir analysert med en flerkanalstrålings-analysator. Flerkanals-analysatoren akkumulerer et spektrum som representerer energifordelingen til den fluoriserende strålingen. Profilen til energispektrumet, oppnådd på denne måten, vil således bli bestemt ved hjelp av elementsammensetningen til prøven. Elementsammensetningen til prøven kan således bli bestemt ved å sammenligne spektrumet med andre spektrum oppnådd av prøver med kjent sammensetning.

På grunn av den ikke ubetydelige størrelsen til disse røntgenstråletluorescerende spektrometrene har det tidligere vært vanlig å installere røntgenstråletluorescerende spektrometer på et fast sted, ofte langt borte fra under-søkelsesområdet. Prøver samlet i området har således måttet bli transportert til spektrometeret for analyse. Prøvene måtte dessuten ofte bli behandlet (f.eks. pulverisering) før analysen kunne begynne. Den nøyaktige bestemmelsen av en spesiell mineralkonsentrasjon ble således en langvarig pro-sess, siden det vil kunne være nødvendig å ta flere turer til undersøkelsesområdet for å ta prøver fra områder avvikende fra området hvor de første prøvene ble innsamlet fra. For å redusere undersøkelsestiden har det således vært viktig at de som samler inn prøvene tar hensyn til sine egne erfaringer ved å foreta en visuell første analyse av mineralinnholdet til de samlede prøvene. Erfaringer til prøvetagerne har derfor vært en faktor av stor betydning.

Flere miniatyrelement-analyseenheter som benytter egenskapene til røntgenstrålefluoresceringen ble ut-viklet for bruk i romforskningen, og ble således benyttet ved undersøkelsen av overflaten på planeten Mars. Disse røntgenstrålefluorescerende spektrometrene ble uheldigsvis konstruert kun for å frembringe og sende rå spektrografiske data, som måtte bli behandlet i stor skala av jordbaserte databehandlingsmaskiner. Det kunne således ikke bli utført en analyse av mineralprøvene av et bærbart feltsystem som kunne bli operert og lest av en person i stedet for en maskin.

Ovenfor nevnte ulemper blir unngått ved en anordning av den innledningsvis nevnte art, og hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av underkravene.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en bærbar feltelementanalyseanordning og materialidentifikasjons-enhet som kan bli operert og lest av en person for å tilveiebringe halvkvantative og kvalitative informasjoner med hensyn til sammensetningen av ubehandlede materialprøver. Denne elementanalyseenheten gir ikke bare halvkvantative analyser av de undersøkte prøvene, men tillater også sammenligning av spekteret til en gitt prøve med et stort antall referanse- - prøver, såvel som lagring av spekteret for senere analyser. Enheten innbefatter videre vekstbare følerhode, som hver

har forskjellige innebygde strålingskilder, for således å tillate analyser av et stort elementområde.

Et bærbart feltrøntgenstråle-fluorescerende spektrometer kan således utføres med en flerkanal analysator og flere utstiftbare følerhoder. Hvert følerhode innbefatter en lukker som, når åpen, tillater en av de mange stråliings-kildene til å bestråle et materiale som skal bli analysert. Returstrålingen blir så detektert av en korresponderende detektor som gir korresponderende data som reaksjon. Denne lukkeren har kalibreringsplater festet til den slik at når den er lukket, blir platene utsatt for'strålingskildene og returstrålinger som har valgt energifordeling til detektorene. Flerkanalanalysatoren benytter resulterende detektordata for

å kalibrere følerhodet. Hvert følerhode innbefatter en krets for identifisering av seg selv for flerkanalanalysatoren. Analysatoren tilpasser sin operasjon automatisk ifølge denne identifikasjonen. Når lukkeren er åpen benytter flerkanalanalysatoren detektordata for å akkumulere et energispektrum av materialet som er blitt analysert og fremviser spektrumet

på en skjerm. En skyverkontroll tillater operatøren å bevege en skive langs det fremviste spekteret. En fremvisning blir automatisk utført med en fremvisning av symbolene av elementene, dersom noen, som har dens hovedspektertopp ved posisjonen identifisert av skyveren. Sekundære indikasjoner identifierer andre posisjoner langs spekteret ved hvilket topper ville komme til syne dersom elementet var tilstede. Hukommelsen er anordnet for lagring av et antall referanse-spektrum, av hvilke et hvert kan bli fremvist på skjermen sammen med det oppnådde spekteret for sammenligning. Hukommelsen lagrer også tidligere oppnådde spekter for senere analyse. Analysatoren innbefatter også andre operasjonstrekk slik som normalisering, vinduskontroll og forhold og konsen-trasjonsbestemmelse for å gi operatøren anledning til å analysere materialene i feltet kvantativt.

Elementanalyseenheten kan ha et antall utskiftbare følerhoder, idet hvert anvender en eller flere forskjellige strålingskilder, og der tilknyttede detektorer, slik at enheten har fleksibilitet til å utføre analyser over et vidt område av mineralsammensetnin-

ger. Den kan gi en visuell fremvisning av energispekteret til fluorescerende røngtenstråler utstrålt av en bestrålt prøve og med en skyver bevegelig langs spekteret, som gir en indikasjon til operatøren av hvilke element som har sin hovedtopp ved den posisjonen på spekteret ved hvilke skyveren er plassert. Enheten kan også ha en eller flere andre indikatorer plassert ved stillinger langs spekteret som korresponderer med posisjonen til referansespekterets topper for således å gi en klar sammenligning mellom posisjonene indikert av disse indikatorene, og toppene til prøvespekteret som blir analysert. Også trekk for å befri enheten fra drift og forsterkningsfeil kan bli lett innebygget.

Oppfinnelsen skal i det påfølgende beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en elementanalyseenhet ifølge foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 viser et planriss av styrepanelet til flerkanalanalysatoren som benytter elementanalyseenheten på fig. 1; Fig. 3 viser følerhodet til elementanalyseenheten på fig. 1; Fig. 4 viser en nærmere instruksjon av følerhodet på fig. 3, idet lukkere er anordnet deri; Fig. 5 viser delvis skjematisk en annen utførelses-form av et følerhode for bruk i sammenheng med elementanalyseenheten på fig. 1; Fig. 6 viser et blokkdiagram av styrekretsen til elementanalyseenheten; Fig. 7 viser en nærmere detaljert illustrasjon av kretsen forbundet med følerhodet på fig. 3; Fig. 8A og 8B viser blokkdiagrammer av forbind-elsesmåten av kretsen på fig. 7 med kretsen på fig. 6; Fig. 9 viser en skjematisk krets av analysator-styreblokken til blokkdiagrammet på fig. 6; Fig. 10 viser en nærmere detaljert illustrasjon av fremvisningskretsen til blokkdiagrammet på fig. 6; og

Fig. 11 viser hvorledes informasjonen er lagret

i fremvisningshukommelsen.

Fig. 1 viser elementanalyseenheten, som består av to komponenter, nemlig en flerkanals analysator 2 og en håndført føler 4. De to enhetene er koblet sammen ved hjelp av en vanlig flerlederkopling 5. Denne koplingen tillater en enkel fråkopling av følerhodet 4 fra analysatoren 2 og utbytting med et annet følerhode som har andre detek-

torer og'radioaktive kilder. Enheten er totalt selvforsynt og innbefatter en egen batterikilde for å gi den nødvendige krafttilførselen for alle normale operasjoner. Enheten er anordnet i en egnet bærbar kasse og kan således bli lett båret omkring i felten uten vanskelighet for operatøren.

For å analysere en mineralprøve 6 vil følerhodet bli nøyaktig plassert over prøven 6 og en lukker på føler-hodet vil bli åpnet for således å utsette prøven for en strålingsstråle 8 frembragt av en radioaktiv kilde plassert inne i følerhodet. Detektor, også plassert inne i følerhodet 4, vil detektere fluorescerende stråling 10 utsendt av prøven. For hver detektert partikkel med fluorescerende stråling av-gir følerhodet 4 et tilsvarende digital signal til flerkanalanalysatoren 2. Hver av disse digitale signalene vil ha en binær verdi som indikerer energien til den korresponderende detekterte røngtenstrålen.

Flerkanalanalysatoren 2 sorterer disse digitale ordene ifølge de binære verdiene og frembringer en grafisk fremvisning som indikerer antall pulser som har blitt behandlet for hver energiverdi. Flerkanalanalysatoren 2

kan være ganske enkelt karakterisert som innbefattende en teller for hver mulig binær verdi til de digitale signalene tilført av følerhodet. Hver gang et digital signal blir tilført flerkanalanalysatoren, vil antallet inn i telleren identifisert av binærverdien til det signalet bli øket.

Når denne telleverdien er blitt akkumulert vil innholdet til alle tellerne bli fremvist i tur og orden ved etter hver-andre horisontale posisjoner tvers over en fremvisningsskjerm 12 for å tilveiebringe et energispektrum derpå. Den vertikale høyden til dette spekteret vil ved enhver gitt horisontal stilling langs fremvisningsskjermen indikere antall telleverdier akkumulert i telleren som korresponderer med den horisontale posisjonen, og således den spesielle energikanalen.•

Styrepanelet til flerkanalanalysatoren 2, vist nærmere på fig. 2, viser fremvisningsskjermen 12, såvel som et antall styrebrytere 14 og alfanumeriske fremvisningsan-ordninger 16. Fremvisningsanordningen 16 vil fortrinnsvis være lyskrystallinnretninger (LCD) for å gjøre effektfor-bruket til et minimum. En effektbryter 18 styrer tilførsel-en av strømforsyning til styrekretsen plassert i flerkanalanalysatoren 2 og de forskjellige fremvisningsanordningene tilknyttet dertil. Ved begynnelsestilførselen av effekt til enheten vil styrekretsen starte operasjonen av elementanalyseenheten i forberedelsen for tilveiebringelse av data. I løpet av oppvarmingsperioden vil et "IKKE KLART" lys 20 plassert umiddelbart over fremvisningsskjermen 12 være belyst. Ved avslutningen av oppvarmingen og begynnelses-syklusen vil "IKKE KLART" lyset 20 bli slått av idet dette indikerer at enheten er klar for normal drift. Operatøren kan da aktivere lukkeren på følerhodet, som da automatisk gjeninnstiller fremvisningshukommelsen og starter akkumuleringen av data ved hjelp av flerkanalanalysatoren. I løpet av akkumuleringen av data vil fremvisningsskjermen 12 periodisk bli oppdatert slik at spekteret 22 gir en kontinuerlig indikasjon av spekteret som blir akkumulert av følerhodet.

En flerposisjonsdreiebryter 24 er anordnet for

å styre tidsintervallet i løpet hvilket data er akkumulert. Bryteren 24 kan bli koplet til en av åtte forskjellige posisjoner. Når en av de fire til høyre liggende posisjonene (som vist på fig. 2) vil flerkanalanalysatoren akkumulere data for et fast tidsintervall innstilt av en av de fire bryterstillingene ved hvilket bryteren 24 er innstilt. Når bryteren er innstilt i en av de fire bryterstillingene til venstre vil imidlertid analysatoren akkumulere teller-verdier for et fritt tidsintervall inntil et spesifisert antall telleverdier har blitt akkumulert deri. Antallet telleverdier nødvendig for den avsluttende tilveiebring-elsen av et spesielt prøvespekter blir bestemt av en av de fire bryterstillingene ved hvilket bryteren 24 er plassert. En firesifret utlesning 26 er innbefattet til å gi en numerisk fremvisning av et antall av sekunder eller telleverdier som har kommet ut i en gitt prøvespektrumsfrembringelse-kjøring. Operatøren kan naturligvis også konkludere data-prøvetagningen ved ganske enkelt å lukke lukkeren på føler-hodet og derved automatisk umuliggjøre en videre datatag-ning.

Som tidligere nevnt vil profilen til prøvespekter-et oppnådd på denne måten således bli bestemt ved elementsammensetningen til mineralprøven. Mer spesielt, posisjonen (dvs. energikanalen) til forskjellige topper i spekteret indikere sammensetningen av mineralprøven, siden hvert element fluoriserer med små energikarakteristikker til det angjeldende elementet. Høyden til hver topp blir på den andre siden bestemt av antall partikler detektert i den energikanalen. Dette på sin side er proporsjonalt med kvan-titeten tilstede av elementet som frembringer den toppen. Spekteret gir derfor både kvalitative og kvantitative informasjoner angående innholdet til mineralprøven som blir analysert.

Flerkanalanalysatoren 2 frembringer en skyver 27 bevegelig langs spekteret 22 for å identifisere en spesiell kanal langs spekteret. Denne skyveren blir frembragt ved opplysning av delen av spekteret 22 forbundet med energikanalen ved hvilke skyveren er lokalisert. Skyveren kan bli beveget fra kanal til kanal ved hjelp av en skyverkon-trollknapp 28. Antall kanaler ved hvilke skyveren er lokalisert vil bli utlest ved en numerisk fremvisningsanordning 30. An annen fremvisningsanordning 32 gir en alfanumerisk utlesning av symbolet til. elementet som har sin hovedtopp på kanalen ved hvilke skyveren er anordnet. Dersom vikke noe element har en topp ved den kanalen, så vil elementfrem-visningsanordningen 32 være tom.

En eller flere ytterligere kanaler kan også

være opplyste. Denne ytterligere opplysningen vil heretter bli henvist til som "sekundære" indikatorer. Disse sekundære indikatorene identifiserer energikanalene hvor andre topper eksisterer i spekteret til elementet hvis hovedtopp er identifisert ved lokaliseringen til skyveren. Disse toppene kan være K,L eller M topper, unnslipningstopper, etc. Dersom et element således har dets hovedtopp i energiområdet dekket av fremvisningen og også av en eller flere andre topper i området, vil alle disse toppkanalene bli opplyst alltid når skyveren var posisjonert ved kanalen til hoved-K-toppen. For å tillate operatøren lett å adskille mellom opplyste indikeringer av skyveren og den som representerer en "sekundær indikasjon" vil skyveren blinke på og av alltid når den er posisjonert ved en kanal som korresponderer med noen elementers hovedtopp.

For å forenkle analysen av et mineralprøvespekt-rum fremviser også elementanalyseenheten flere spektra på fremvisningsskjermen 12 til samme tid. Disse ytterligere spektrene blir hentet tilbake fra en fast-stoff-hukommelse tilknyttet elementanalyseenheten og kan enten være midlertidig eller permanent lagret i enheten. Denne fast-stoff-hukommelsen innbefatter således en lesehukommelse (ROM) del som gir en "permanent" lagring av et antall referansespektra av kjente mineraler, og innbefatter også en direktehukommelse (RAM) del for midlertidig lagring av flere spektra tidligere frembragt fra andre mineralprøver.

Lagringen og fremvisning av spektrene blir styrt av hukommelsesstyringene 34. Disse hukommelsesstyringene innbefatter to sett med trykkbrytere 36 og 38, hvor hver av settene kan bli innstilt for å identifisere éthvert et av opptil ett hundre forskjellige spektra er lagret i hukommelsen. Bryterne 36 gir tilgang til referansespektrene lagret i hukommelsen til elementanalyseenheten. Fremvis-ningen av ethvert av disse referansespektrene kan bli utført ved å innstille bryteren 36 til bestemte nummererte hu-kommelsessteder, og så nedtrykning av en fremvisningsbryter 40 tilknyttet dertil. Elementanalyseenheten vil reagere på dette ved å vise frem referansespekteret på skjermen 12 sammen med spekteret 22, frembragt fra mineralprøven som nettopp er blitt undersøkt. Dette spekteret kan bli strøket fra skjermen ved å trykke ned bryteren 40.

Bryteren 38 kan på lignende måte bli innstilt

for å identifisere ethvert av opptil et hundre forskjellige midlertidige lagrede steder i hukommelsen til elementanalyseenheten. Når en lagringsknapp 42 blir trykket ned vil prøvespekteret 22 som nylig er blitt fremvist på skjermen 12 bli lagret i hukommelsesstedet identifisert av posisjonen til bryterne 38. Ethvert prøvespekter som har blitt lagret på denne måten kan bli tilbakehentet fra den midlertidige hukommelsen ved en bestemt innstilling av bryterne 38 og nedpressing av fremvisningsknappen 44, som også er tilknyttet bryteren 38. Dette prøvespekteret kan også bli fjernet fra fremvisningsskjermen ved å presse ned bryteren 44 en gang til.

Skjermen 12 kan derfor fremvise så mange som tre forskjellige spektra på en gang, nemlig spekteret til en prøve som nettopp har blitt analysert, og et referansespekter lagret i elementanalyseenheten, og et spektrum til et tidligere frembragt prøvespektrum også lagret i hukommelsen

Spekteret 22 til prøven som er blitt analysert

vil bli strøket fra skjermen hver gang lukkeren til føler-hodet er åpnet. De andre sporene vil imidlertid forbli på skjermen inntil den respektive fremvisningsknappen er nedtrykket en gang til, eller en slettebryter 4 6 er trykket ned. Denne slettebryteren betjenes for å stryke ut de andre sporene fra skjermen, men påvirker ikke fremvisningen av spekteret 22 til prøven som blir analysert for øyeblikket.

Forskjellige andre brytere 48, 50, 52 og 54

er anbragt for å styre forskjellige andre karakteristikker til fremvisningen på skjermen 12. En vindusbryter 48 vil når den er nedtrykket føre til at flerkanalanalysatoren visker ut hele spekteret 22 med unntak av den delen som er innenfor et valgt antall kanaler ved posisjonen til skyveren. Dette vil. føre til at de forvirrende delene vil være mini-

male slik at kun en enkel topp av vesentlig interesse er tilbake av hele spekteret 22. Vindu-virkningen kan også bli opphevet ved å trykke ned vindusbryteren 48 en gang til. Et vindu-potensiometer 49 innstiller bredden av fremvisningsvinduet og tillater således operatøren selv å styre dette.

Toppen av spekteret 22 kan bli øket ved å trykke

ned en forstørrelsesbryter 50. Når denne knappen er ned-r trykket blir en antilogforsterker koplet inn i Y-kanalen til fremvisningsskjermen 12 (som er et katodestrålerør (CRT) ved den beskrevne utførelsesformen), som gjør at toppen til spekteret 22 blir sterkere betonet.

En glatt funksjon, styrt av bryteren 52, er anordnet for bruk i forbindelse med forstørrelsesfunksjonen, siden det ellers ville fremkomme heller merkelige og menings-løse overdrivelser av statiske avtegninger. Denne glatningsfunksjonen forandrer måten på hvilke data blir oppnådd ved flerkanalanalysatoren for således å eliminere, i den grad som er mulig, den statiske naturen til spekteret.

En normaliseringsfunksjon, styrt av en normali-seringsbryter 54, er også anbragt for bruk i samband med forstørrelse og glatningsfunksjonen. Denne normaliserings-funksjonen normaliserer automatisk fremvisningen ved å dele telleverdien for hver kanal med et antall proporsjonalt med

antallet til telleverdiene i tilbakespredningstoppen.

Den enheten innbefatter innretninger for utfør-else av halvkvantitative analyser av prøvene ved å undersøke toppenes høyde. Toppenes høyde er imidlertid ikke i seg selv tilstrekkelig for å bestemme den kvantitative bestanddelen til mineralprøven. Dette er på grunn av at høyden i enhver gitt topp innenfor spekteret vil avhenge av mange andre faktorer, som f.eks. styrken til strålingskilden, avstanden fra kilden til prøven (og prøven til detektoren), og tettheten til prøven og dens røntgenstråleabsorbsjons-karakteristikker, kornpartikkelstørrelsen og overflateruheten til prøven.

Virkningen av disse faktorene kan stort sett bli redusert eller eliminert ved å vurdere fluoriseringstoppene til spekteret relativt til intensiviteten til tilbakespred-ningsstrålingsintensiteten. F.eks. dersom følerhodet ikke er plassert direkte på prøven, vil en lavere tellerhastighet av fluoriserende stråler forekomme enn dersom anordningen var tettere. Tilbakespredningsintensiteten (som resulterer både fra compton-stråling og koherent spredt stråling) fra prøven, vil imidlertid også være mindre med den samme skalafaktor. Elementanalyseenheten til foreliggende oppfinnelse benytter denne effekten for å frembringe en halvkvantitativ måling av isotopforholdet til valgte elementer. Siden usikkerheten ved målingen av intensiteten relativt til tilbakespredningstoppen stort sett er redusert på grunn av ovenfornevnte faktorer,

er behovet for behandling og preparering av prøven før analysen i det vesentlige eliminert.

En numerisk utlesning 56 er anordnet for å gi en visuell indikasjon til operatøren av resultatet av denne analysen. Flerkanalanalysatoren vil indikere ved den sum-eriske utlesning enten forholdet til en gitt topp relativ til tilbakespredningstoppen eller konsentrasjonen av det gitte elementet. Hvilke av disse funksjonene som er utført vil avhenge av posisjonen til konsentrasjonsbryteren 58.

Når denne bryteren er i en-posisjonen, vil forholdslyset 60 være opplyst og utlesningen 56 vil utføre en utlesning av antall telleverdier i kanalen ved hvilke skyveren er plassert for øyeblikket, delt av antall telleverdier i en referanse, tilbakespredningskanal. Når konsentrasjonsbryteren 58 er i sin andre stilling, vil imidlertid forholdslyset 60 være av-slått og konsentrasjonslyset 62 vil i stedet være belyst. Den numeriske utlesningen 56 vil da frembringe en direkte utlesning 'av konsentrasjonen til det gitte elementet innenfor mineralsammensetningen.

Måten som konsentrasjonsfunksjonen er utført på vil bli beskrevet i nærmere detaljer heretter, i korte trekk kan den imidlertid bli beskrevet som følgende. Analysestyre-kretsen har et antall tabelloppslag lagret deri, som hver opptegner fluorescerende tilbakespredningsforhold på en akse i forhold til konsentrasjonen til et valgt element på den andre aksen. Disse tabelloppslagene er indeksert ifølge både mineralsammensetningen og elementtoppen. Operatøren vil velge et bestemt tabelloppslag ved å innstille bryteren 36 ved verdien som adresserer referansespekteret nærmest prøve-spekteret 22 og plasserer skyveren ved toppen av det elementet som er av interesse. Analysatoren undersøker stillingen til referansebryteren 36 og posisjonen til skyveren og hen-viser til det bestemte tabelloppslaget ved denne basisen. Forholdsverdien bestemt for den spesielle skyverplasseringen blir så benyttet for å adressere det valgte tabelloppslaget og således frembringe en utlesning av konsentrasjonen til elementet i prøven som studeres.

I tillegg til styringen ovenfor beskrevet inneholder også flerkanalanalysatoren to potensiometer henholdsvis 64 og 66 for respektiv styring av fokusen og intensiteten til spektrene fremvist på skjermen 12. Et tredje potensiometer 68 gjør at operatøren kan modifisere den vertikale skalaen til spekteret 22. Ved en slik egnet justering av den vertikale skalaknappen 68 kan vertikalskalaen til spekteret 22 bli utvidet eller redusert.

Fig. 3 viser en utførelsesform av følerhodet for bruk i forbindelse med flerkanalanalysatoren vist på fig. 2. Dette følerhodet 70 innbefatter hodeenheten 72 og håndenheten 74 og er forbundet med en flerkanalanalysator gjennom en egnet flerlederkabel 76 med egnet lengde.

Ved denne utførelsesformen har hodeenheten 72 to kilder med kjernestrålingselementer 78 og 80 anordnet deri. Kjernekilden 78 er omhyllet av en stråling-sskjerm-omhylling som har en åpning 82. Kjernekilden 78 er orientert i hodeenheten 72^slik at den løst kolimerte strålen med kjernestråling utstrålt gjennom åpningen 82 i omhyllingen til kilden 78 vil passere gjennom en egnet åpning 84 i huset til hovedenheten 72. Denne åpningen 84 vil i alminnelighet være blokkert av en lukker, ikke vist på denne figuren.

En detektor 86 er anordnet tilliggende åpningen 84 for å gi detektering av kjernepartiklene fluorescert av mineralprøven mot hvilke følerhodeenheten 72 er plassert.

I den viste utførelsesformen er detektoren 86 en gassfylt proporsjonalteller (PC) detektor. Andre typer detektorer (slike som faststoff-kvikksølvsjodid-detektorer) kunne naturligvis bli nyttet i stedet for den ovenfornevnte. Denne PC-detektoreh 86 har et folievindu 88 gjennom hvilke kjernepar-tikler passerer. Detektoren 86 vil bli orientert slik at åpningen 88 også er tilliggende åpningen 84 i hodeenheten 72, men ikke på direkte linje med strålingene utstrålt fra kilden 78.

PC-detektoren 86 inneholder i det vesentlige et kammer fullt med spesiell gass. To elektroder er plassert inne i dette kammeret og en høyspenning blir tilført mellom dem slik at et høyt elektrostatisk feltpotensial eksisterer inne i kammeret. Når en kjernepartikkel passerer gjennom kammeret vil gassen der bli ionisert slik at en strøm vil sive langsomt midlertidig mellom de to elektrodene. Dette gir en øyeblikkelig forandring i strømmen gjennom elektrodene, hvilket blir følt av en ladningsfølsom krets, som skal bli beskrevet nærmere senere.

Den andre kilden 80 har også en PC-detektor 90 tilknyttet dertil. Som ovenfor, er vinduene i kilden 80 og PC-detektoren 90 begge rettet mot en åpning 92 i huset til hodeenheten 72.

En lukker vil i alminnelighet igjen dekke åpningen 92. Kildene 78 og 80 vil være utført med forskjellige kilder med kjernestråling slik at operatøren kan velge en eller den andre kilden ganske enkelt ved å betjene lukkeren for å åpne en av de to åpningene 84, 9 2 tilknyttet følerhodet 72. Kilden 78 kan f.eks. være en Fe-55 strålingskilde, mens derimot kilden 80 kan være en Cd-109 strålingskilde. En annen av de utskiftbare følerhodene kunne istedet benyttes Am-241 og Co-57 strålingskilder. Disse kildene blir valgt slik at energien til røngtenstrålene benyttes for å bestråle prøven kun er lett over til flere ganger energien til K, L og M linjene som er av interesse. Det skal bemerkes at oriénter-ingen til de to kildene 80 og 82 er slik at strålingsstrålen utsendt derfra peker i alminnelighet bort fra den nærmeste kanten til hodeenheten 72. Dette er gjort på grunn av opera-tørens sikkerhet. Størstedelen av den tilbakespredte strålingen vil nå støte mot hodeenheten 72, i stedet for å passere bak dens grenser og med mulighet for en stråling som er far-lig for operatøren.

Fig. 4 viser et snitt tatt langs linjen 4-4 på

fig. 3, og viser lukkeranordningen for å dekke til eller ikke dekke til åpningene 84 o.g 92 tilknyttet med hodeenheten 72 på fig. 3. En enkel lukker utfører blokkeringen og ikke blokkeringen av begge åpningene. Lukkeren er således sammensatt av en enkel, i det vesentlige rektangulær tungsten belagt plate 100 som glir langs etter spor i to skinner 102 og 104 på begge sidene av åpningene 84 og 92. Lukkeren 100 kan derfor bli beveget til venstre eller høyre (som fremgår av fig. 4) langs disse skinnene. En arm 106 er stivt festet til lukkeren 100

og strekker seg gjennom en åpning i huset til følerhodet 72.

En knapp 108 er festet til den ytre delen av armen 106. Opera-tøren kan tildekke åpningen 84 ved å bevege knappen 108 mot venstre som vist på fig. 4, og kan åpne for åpningen 9 2 ved å bevege knappen 108 i en retning mot høyre som det fremgår av fig. 4. Fjæren 110 og 112 er festet mellom armen 106 og huset til følerenheten 72 for således å fjærforspenne lukkeren 100 i en sentral posisjon hvor begge åpningene 94 og 92

er tildekket av lukkeren 100.

Når lukkeren er i denne sentrale posisjonen vil

to kalibreringsplater 114 og 116 som er festet til lukke-platen 100 være plassert i det vesentlige konsentrisk over åpningen 84 og 92. Disse kalibreringsplatene er sirkel-

formede skiver av kvartsglass med jernpunkter 118 anbragt ved deres senter. Disse kalibreringsplatene er anbragt for å gi en hurtig og en nøyaktig kalibrering av forsterkningen og avinnstillingen til flerkanalanalysatoren gjennom operasjon av kretsen som vil bli beskrevet heretter. Disse kalibreringsplatene gir et kjent spekter som vil ha topper i forutbestemte posisjoner langs spekteret 22 fremvist på skjermen 12. Når lukkerne er i fullstendig lukket stilling vist på fig. 4, vil disse kalibreringsplatene bli utsatt for røngtenstråler frembragt av røngtenstrålekildene og skulle derfor gi spekter som har den forutbestemte formen. Kalibreringsplatene vil hver innbefatte i det minste to topper, méd en fortrinnsvis ved den øvre enden av det fremviste energiområdet og den andre ved den nedre enden av det fremviste energiområdet.

I den beskrevne utførelsesformen representerer en av disse toppene tilbakespredningsstrålingen, mens den andre er en topp i spekteret til kalibreringsplate-materialet. Hvis toppene i kalibreringsspektrumet ikke forekommer på de ventede stedene kan forsterknings- og avinnstillingen til instrumentet bli justert heretter. Skjønt denne kalibreringsprosedyren blir utført automatisk ved den beskrevne utførelsesformen kan en justering av forsterkningen og avinnstillingen bli lett benyttet. Disse kalibreringsplatene gir derfor en bekvem og lett måling, og kalibrering av instrumentet.

Tre mikrobrytere, ikke vist på fig. 4, er tilknyttet lukkerplaten 100 og er anordnet for å føle dens virkelige posisjon. To mikrobrytere anordnet helt til høyre og venstre i banen til lukkerplaten 100 og gir signaler som indikerer om åpningene 84 eller 82 er åpnet. Den tredje bryteren er anordnet tilliggende stillingen hvor et hull 120 i lukkerplaten 100 vil være når lukkerplaten er i den sentrale posisjon. Denne bryteren føler tilstedeværelsen eller fraværet av hullet 120 ved dette stedet, og dens ut-gangssignal vil derfor indikere om eller ikke lukkerplaten 100 er i den sentrale posisjon (dvs. om begge åpningene 84

og 92 er tildekket).

Fig. 5 viser en annen utførelsesform av føler-hodeenheten 10. Ved denne utførelsesformen er to kilder

122 og 124 også anordnet og hver av dem er tilknyttet av korresponderende PC-detektorer 126 og 128. Men ulikt den tidligere beskrevne utførelsesformen er kun en enkel åpning 130 anbragt på det ytre av huset 132 til følerhodeenheten. Begge kildene 122 og 124 er anordnet i forhold til åpningen slik at de løst kolimerte strålene til røngtenstrålene som er frembragt er rettet utover gjennom åpningen 130. Vinduene i PC-detektorene 126 og 128 er anordnet slik at de vender mot åpningen 130 for således å motta den fluorescerende strålingen utstrålt av prøven 134 plassert tilliggende til åpningen 130. En lukkerenhet er også anordnet og i dette tilfellet vil den naturligvis ha kun en enkel kalibreringsplate tilknyttet dertil.

Fig. 6 viser elektronikken tilknyttet flerkanalanalysatoren og følerhodeenheten til røngtenstråle-fluor^-escensspektrometeret. Av denne figuren fremgår det at en mikroprosessor 200 er anbragt for å styre de forskjellige operasjoner til røngtenstråle-fluorescensspektrometeret. Forskjellige innganger og utganger til systemet forbundet

med mikroprosessoren 200 ved hjelp av forskjellige busser. Disse bussene innbefatter en åttebits stor databuss, en seksenbits stor adressebuss og en styrebuss. Instruksjoner for operasjon åv mikroprosessoren 200 er i faststoffhukommel-sen 200 som innbefatter flere seksjoner. En seksjon av hukommelsen innbefattes en lesbar hukommelse (ROM)og vil inne-holde forskjellige styreprogrammer og permanente referanse-spektrer og oppslagstabeller tilknyttet operasjonen av mikroprosessoren 200. I tillegg er det anordnet en seksjon med en direktehukommelse (RAM) for lagring av spektrer av prøver som har blitt tidligere analysert for utføring av lagring av forskjellige variabler tilknyttet operasjonen av mikroprosessoren 200, og for forskjellige andre "kladde" hensikter. Dette "RAM" vil bli kontinuerlig strømtilkoplet uavhengig av strøm-bryteren 18 og således opprettholde lagret data også når strømmen ikke er påslått i den øvrige kretsen.

Inngangene og utgangene til systemet vil bli valgt ved hjelp av styring av anordnings-valg-kommandoer av-gitt av en anordningsvalgdecoder 204. Denne anordningsvalg-decoderen 204 decoderer adresser tilveiebragt av mikroprosessoren 200 ved å tilveiebringe åpningssignaler til inngangs-eller utgangsporten eller anordningen som har blitt utpekt av adressen på adressebussen ved det øyeblikket. Anordnings-valgdecoderen 204 tilveiebringer således flere utgangslinjer som hver vil være rettet mot en tilsvarende inngangs- eller utgangsport eller anordning. På fig. 6 og heretter vil disse linjene bli henvist til som anordnings-valglinjer.

Inngangene til systemet er utledet av to kilder, nemlig analysatorstyringene 206 som blir beskrevet i sammenheng med fig. 2 og følerhodet 208 som ble beskrevet sammen med fig. 4, 5 og 6. Analysatorstyringene er tilknyttet databussen ved hjelp av en inngangsport 210, mens derimot føler-hodet 208 er tilknyttet databussen ved hjelp av en inngans-port 212.

Utgangene fra systemet innbefatter CRT fremvisningen 226 og LCD fremvisningene 214 anbragt i fronten av flerkanalanalysatoren, en kalibreringsstyrekrets 218 og en strømtilførsels-styresperre 220. Signalene som er benyttet til å styre LCD indikatoren 214 er utledet fra indikator-sperren 216, tilknyttet dertil. Kalibreringsstyrekretsen 218 innbefatter programmerbare avinnstillings- og forsterk-ningsstyrekretser og er brukt for å frembringe automatisk kalibrering av følerhodet 208. Strømtilførselsstyresperren 220 er på den andre siden benyttet til å styre tilførselen av strømtilførsel til forskjellige høyeffektstap-element i kretsen og er styrt av mikroprosessoren 200 for å sperre til-førselen av strøm til disse elementene for å spare strøm ved forskjellige omstendigheter som vil bli beskrevet senere.

En programmerbar intervaltidstaker 224 tjener som en annen periferisk innretning for'mikroprosessoren 200 og innbefatter et antall tidstakere som er individuelt programmerbare av mikroprosessoren for å gi indikasjon til mikroprosessoren når spesielle intervaller er forløpt.

I tillegg til ovenfornevnte er det anordnet en katodestrålerør (CRT) fremvisning 226. Andre fremvisnings-anordninger slik som rekker med LED eller LCD kunne naturligvis bli benyttet i stedet for CRT 226. CRT benyttet i den beskrevne utførelsesformen er styrt av en indikator-DMA-krets 228a som vil bli beskrevet heretter. Indikatoren DMA styrer forsyningen av vertikale og horisontale styre-signaler såvel som intensitetssignalene til CRT-fremvisningen 226 og drives noe uavhengig av mikroprosessoren 200.

I løpet av hver individuell avsøkning av CRT av CRT-fremvis-eren 226 opererer indikatoren DMA 228 for å vinne tilbake nødvendig informasjon fra hukommelsen 202 uten vesentlig avbrytelse av operasjonen til mikroprosessoren 200. Ved avslutningen av hver fremvisningsavsøkning frembringer imidlertid indikatoren DMA 228 et avbruttssignal langs en avbruttslinje 230 til mikroprosessoren 200. Dette avbruddet gjør at mikroprosessoren 200 blir avbrutt i dens programm-erte operasjon og veksler i stedet over til en avbrutts-prosedyre som utføres for indikatoren DMA og preparerer denne for den neste påfølgende avsøkningen. Etter at denne har blitt fullført vil mikroprosessoren 200 returnere til punktet hvor dens regulære programmering ble avbrutt.

Fig. 7A gir en nærmere detaljert fremvisning av følerhodeblokken 208 på fig. 6. Som vist på denne figuren har PC-detektorene 232 og 234 (som korresponderer med PC-detektorene 86, 90 på fig. 3) hver en elektrode forbundet med en høyspenningslinje 236 gjennom en respektiv isolerende motstand 238 og 240, idet hver av de andre elektrodene er forbundet med jord. Høyspenningslinjen 236 gir den nødvend-ige høyspenningslikespenningen forspendt til hver av detektorene 232 og 23^ fra kalibreringsstyrekretsen 218 på fig. 6. Som tidligere nevnt vil røntgenstrålefluorescensstrålingen utstrålt av prøven frembringe kort avledning i strømmen over detektorene 232 og 234. For å detektere disse strømpulsene er utgangene til detektorene kondensatorkoplet via kondensatorene 242 og 244 med respektive ladningsføl somme forsterkere 246 og 248. Kondensatorene 242 og 244 isolerer det høye po-tensiale som er blitt tilført til elektrodene til PC-detektorene 232 og fra forsterkerne 246 og 248 mens den tillatter strømpulser til å bli detektert. Disse forsterkerne 246 og 248 er hver videre forbundet med en likestrømsavinnstillings-linje 250 som også er ført ut fra kalibreringsstyrekretsen

218. Forsterkerne legger i det vesentlige til likespennings-avinnstil-lingsspenningen på linje 250 til strømpulsene frembragt av detektorene.

En enkel pulsbehandler 252 er anordnet for å be-handle pulsene som ti1synekommer ved utgangen til den valgte av forsterkeren 246 og 248. To analoge brytere 254 og 256

(som fortrinnsvis vil være faststoffs-FET-brytere) forbinder selektivt enten utgangen til forsterkeren 246 og utgangen til forsterkeren 248 med inngangen til pulsbehandleren 252. Kun en av analogbryteren 254 og 256 vil være lukket til enhver

tid. Utgangen til pulsbehandleren 252 vil derfor kaste tilbake enten pulsene frembragt av detektoren 232 eller pulsene frembragt av detektoren 234.

Pulsebehandleren 252 innbefatter en toppdetek-torkrets (ikke vist separat) som detekterer toppamplituden til hver puls tilført inngangen til pulsbehandleren og frembringer et analogsignal ved utgangen Pl som har en amplitude proporsjonal med denne toppamplituden. ?n annen krets i pulsbehandleren frembringer et logisk signal på utgangen P2 som vanligvis er ved et lavt logisk nivå, men som går over til høyt når toppamplitudeinformasjonen er tilgjengelig ved utgangen Pl. P2 utgangen til pulsbehandleren 252 blir benyttet for å gi ordre om at en analog til digital (a/d) omformer 258 skal begynne omvandlingen av analogsignalet på utgangen Pl til et korresponderende digitalord. I løpet av det intervallet i hvilket A/D omformeren 258 opptatt med å om-forme et gitt analogsignal til et korresponderende digitalord er en A/D opptatt linje hevet til et høyt logisk nivå. Dette høye logiske nivået innspiller et S/R flipp-flopp 260 til et høyt logisk nivå som således gjør at utgangen D til dette også blir hevet til et høyt logisk nivå. På tross av at A/D opptatt-linjen vil bli bragt tilbake til et lavt logisk nivå ved full-føring av omformingen, vil D-linjen forbli ved et høyt logisk nivå inntil flipp-floppen 26 blir igjeninnstilt av et signal tilført av mikroprosessoren 200. Dataordet frembragt ved utgangen til A/D omformeren 258 såvel som ved A/D-opptatt-linjen og utgangen D til flipp-floppen 260 er alle frembragt ved inngangsporten B på en måte som blir beskrevet med henvisning

til fig. 8.

Som vist på fig. 7 er det tre mikrobrytere 262, 264 og 266 tilknyttet lukkerplaten, og som indikerer dens posisjon. Hver av disse mikrobryterne er forbundet mellom en +5 spenningskilde på den ene siden og en tilsvarende ned-trekningsmotstand 268 på den andre siden. Hensikten med denne nedtrekningsmotstanden er å trekke spenningen ved utgangen til den respektive bryteren ned på et jordnivå når bryteren er i en åpen tilstand. Sammenknyttingen mellom bryterne 262, 264 og 266 og nedtrekkingsmotstandene blir utført med mikroprosessordatabussen via inngangsporten B

for således å indikere til mikroprosessoren posisjonen til lukkeren.

Bryteren 266 er knyttet til posisjonen til lukkerplaten hvor åpningen 84 (fig.3) er åpen og utgangen til detektoren 86 skal bli behandlet. Det skal bemerkes at utgangen til bryteren 266 er direkte benyttet for å styre posisjonen til analogbryteren 254 slik at utgangen til forsterkeren 246 vil bli forbundet med pulsbehandleren 254 alltid når bryteren 266 er trykket ned (som indikerer at detektoren 232 skal bli aktiv). Bryteren 256 blir samtidig benyttet for direkte å styre posisjonen til analogbryteren 256 og vil automatisk forbinde detektoren 234 med pulsprosessoren 252 alltid når den detektoren skal bli benyttet.

Bryteren 264 er i alminnelighet åpen, og vil bli lukket når lukkerplaten er ute av dens senterposisjon.

I tillegg til å bli benyttet som en inngang for mikroprosessoren blir utgangen til mikrobryteren 264 også benyttet til å åpne kretsen 270, som er innbefattet til å tillate mikroprosessorutvelgelse av en eller annen detektor når lukkeren er i dens senterposisjon (dvs. når begge kalibrer-ingsmålene er i posisjon over åpningene i følerhodet). Den logiske kretsen 270 inneholder i det vesentlige et flipp-flopp konstruert av to krysskoplede OG-porter med inverterte innganger (i alminnelighet henvist til som NOR-porter) 272 og 274. De to inngangene til dette flipp-floppet er utledet fra mikroprosessoren via anordningsvalglinjene slik at flipp-floppet kan bli innstilt ved begge dens to tilstander ved hjelp av mikroprosessoren.

Utgangene til dette flipp-floppet blir benyttet til å styre posisjonen til bryterne 254 og 256 når bryteren 264 indikerer at lukkerplaten er ved dens senterposisjon.

Når lukkerplaten ikke er ved dens senterposisjon blir styringen av analogbryterne 254 og 256 av flipp-floppen 270 sperret av NOR-portene 276 og 278. Utgangen til NOR-portene 276 og 278 vil tilbakevise inngangssignalene frembragt av flipp-floppen 27P kun når bryteren 264 er i den viste posisjonen, dvs. når lukkerplaten er ved dens senterposisjon.

To dioder 280 og 282 er benyttet til å isolere utgangen til bryteren 262 og 266 fra utgangene til ELLER- portene 276 og 278. Dersom disse diodene ikke var tilstede så ville utgangene til portene 276 og 278 bli direkte forbundet med +5 forsyningen alltid når en av bryterne 262 eller 266 er lukket.

Som tidligere nevnt kan et forskjellig antall følerhoder bli alternativt forbundet med flerkanalanalysatoren idet hver har forskjellige typer av detektorer og strålingskilder. For automatisk å indikere til flerkanalanalysatoren hvilke følerhoder som er blitt anvendt er det blitt benyttet en detektor ID-krets 290. Denne detektor ID-kretsen 290 gir en tre-bit binærkode, som identifiserer detektoren. Siden en tre-bit kode er benyttet, kan ofte forskjellige følerhoder bli utskiftet i sammenheng med flerkanalanalysatoren. Dersom et stort antall av følerhoder var tilgjengelig er naturligvis mulig å utvide ID-kretsen 290 til et større antall biter.

Fig. 7B viser innholdet til kalibreringsstyre-blokken 218 på fig. 6 i nærmere detaljer. Denne kalibreringsstyrekretsen innbefatter to sperrer 292 og 294, som hver er forbundet med databussen. To anordningsvalglinjer er benyttet til å påvirke sperrene 292 og 294 for således å klokke bestemte dataord inn i disse sperrene. Utgangen til sperrene 292 blir benyttet for å frembringe et digitalord for å pro-grammere høyspenningsforsyningskretsen 296. Denne høyspen-ningsforsyningen gir en styrt spenning til høyspenningslinj-en 236 i følerhodet 208. Ved å styre digitalordet inneholdt i sperren 292 kan spenningen tilført over detektorene og således deres forsterkning bli styrt. Utgangen til sperren

292 er direkte tilfort til en digital-analog (D/A) omformer 298, hvor det blir omformet til et tilsvarende analogsignal. Dette analogsignalet blir benyttet til å frembringe avinnstillingen for forsterkeren 246 og 248 inne i følerhode-kretsen til fig. 7-A- •

Det er naturligvis svært uvanlig at begge detektorene 232 og 234 vil kreve samme høyspenningssignal for å riktig justere forsterkningen til flerkanalanalysatoren for den detektoren. Det er likeledes uvanlig at avinnstillings-linjen nødvendig for forsterkerne 246 og 248 vil være iden-tiske. Det er derfor nødvendig å frembringe forskjellige digitalord til den programmerbare høyspenningsforsyningen 296 og D/A omformeren 298 avhengig av hvilken av de to detektorene som skal bli benyttet. Som det vil fremgå senere av beskrivelsen frembringer mikroprosessoren nødvendige data og anordningsvalgsignaler for å sperre bestemte digital ord i sperren 292 og 294 alltid når bryteren 262, 264 og 266

til følerhodet indikerer at en eller annen av detektorene og 234 skal bli åpnet.

Fig. 8 viser hvorledes følerhodet på fig. 7A

og kalibreringsstyrekretsen på fig. 7B er innbyrdes forbundet, såvel som hvorledes de forskjellige signalene blir til-ført til disse to kretsene fra den øvrige kretsen på fig. 6. Inngangsporten B innbefatter to åtte-bits store inngangsporter Bl og B2. Inngangsporten Bl reagerer på forskjellige signaler frembragt av følerhodet indikativt til detektortil-standen og til tre-bit signalet frembragt av ID detektor-kretsen 290. Inngangsporten B2 på den andre siden reagerer på åtte biter med data frembragt av A/D omformeren 258 indikativt til amplituden,(dvs. energien) til en spesiell puls detektert av en av detektorene 232 og 234.

Fig. 9 viser i nærmere detaljer analysatorstyringene, og hvorledes de er innbyrdes forbundet med mikropro-sessorstyresystemet på fig. 6. For enkelhetens skyld har bryterne vist på fig. 9 de samme henvisningstal1ene som tilsvarende brytere på fig. 2. Hver av bryterne 40,42,44,46, 48 52 og 54 er en SPST bryter innbyrdes forbundet med en +5V forsyning og en tilsvarende trekk-ned motstand 300.

Som tidligere, trekker disse nedtrekningsmotstandene utgangen til bryterne ned på et jordingsnivå når bryteren er i en åpen tilstand. Bryteren 52 (som styrer glatthetsfunksjonen) og bryteren 48 (som styrer vinduefunksjonen) vil fortrinnsvis være sperrende brytere som vil sperre i åpen eller lukket stilling ved at de blir presset ned av operatøren. Hver av de øvrige bryterne 40,42,44,46 og 54 vil imidlertid være øyeblikkskontaktbrytere som vil vende tilbake til en åpen tilstand etter at de har blitt frigjort av operatøren.

Konsentrasjonsbryteren 58, ulikt de andre bryterne så langt beskrevet, er en sperre DPDT bryter som har to poler 302 og 304. Den i allminnelighet åpne kontaktpolen 304 vil ligge mellom + 5V forsyningen og en fallmotstand 306. En LED 62 som innbefatter en indre fallmotstand er forbundet over fallmotstanden 306 for således å gi en visuell indikasjon av tilstanden til bryterens tilstand, og således arten av utlesningen frembragt langs LCD fremvisningen 56 på fig. 2. Den andre polen 302 til bryteren 58 er også forbundet mellom en +5V forsyning og en andre LED 60. Bryteren 302 er i allminnelighet lukket, mens derimot bryteren 304 vil være i allminnelighet åpen. Ved et gitt tidspunkt vil således +5V være tilført til en og kun en av LED<1>s 60 og 62. Disse LED<1>s gir derfor en visuell indikasjon av tilstanden til bryteren og således av utlesningens art frembragt av LCD fremvisningene 56 på fig. 2.

Utgangen til disse åtte bryterne ier anbragt med en seksjon inngangsporter A, betegnet port Al på fig. 9. Inngangsporten A innbefatter også fire andre sekjsoner, til hvilke er rettet signaler tilført av forskjellige andre styringer til flerkanalanalysatoren. Således frembringer telleverdier/sekund-bryteren 24 et åttebits ord til inngangsporten A2. Bryteren 24 er en enkel-polet åtte-venders bryter og vil gi et lavt spenningsnivå til hver av de åtte utgangene unntatt en, som vil være ved et +5V nivå. Ved dreiing av bryteren 24 kan en av de åtte utgangene,som er ved et høyt logisk nivå, bli vekslet i den ene eller andre retningen. Trykkbryterne 36 og 38 frembringer hver åttebits ord til databussen via korresponderende seksjoner til inngangsporten A,

seksjonene A3 og Ah.

Skyvepotensiometeret 28 og vindupotensiometeret ^9 frembringer begge variable analoge signaler til A/D-omformeren 308. A/D-omformeren 308 omformer et av disse analoge signalene til et korresponderende åttebits digitale ord og forer dette digitalordet til en femte seksjon til inngangsporten, betegnet A5 på fig. 9- Anordningsvalglinjene blir benyttet til å velge hvilke analogsignal som skal bli omformet til et digital signal.

De forskjellige seksjonene til inngangsporten A tjener således til å grensesjiktforbinde hver av styring-ene anordnet i snittet mellom f1eranalysatoren med databussen med unntak for forstørretsesbryteren 50 som opereres direkte i samband med indikator DMA-kretsen 228, som er vist nærmere på -fig. 10.

Fig. 10 viser i nærmere detaljer kretsen nyttet til å fremvise spekteret på skjermen 12 på fig. 2. Denne fremvisningsoverflaten er fortrinnsvis flaten til et katode-strålerør (CRT) 310. CRT 310 reagerer på en X-inngang og en Y-inngang for plassering av en elektronstråle på fronten i en horisontal og vertikal retning, henholdsvis. CRT 310 reagerer videre på en Z-inngang for styring av intensiteten til elektronstrålen når den sveipes over rørets frontflate.

Sveipingen av elektronstrålen i X-retningen over frontflaten til CRT blir fullført ved å tilføre X.-inngangen til CRT 310 en rampebølgeform tilført av X-rampegeneratoren 312. Rampegeneratoren 312 frembringer ved dens utgang en spenning som øker liniært med tiden og som blir igjeninnstilt periodisk av mikroprosessoren ved bruk av en av an-ordningsvalglin j ene .

Fremvisningen utført av CRT blir frembragt ved modulering av signalet ført til Y-inngangen når elektronstrålen sveiper over rørets flate i . K-retningen. Denne modulasjonen blir fullført ved i tur og orden utlesning av hukommelsestedene i en spesiell del av hukommelsen 202. Data som skal bli fremvist på skjermen 12 vil bli lagret i hukommelsen i den formen vist på fig. 11. Hver energikanal vil bli tilført to åttebi+s bitbrupper i hukommelsen. Den første åtte-bits bitbruppen vil innbefatte åtte minst betydelige bitene til antall telleverdier som har blitt opp-tegnet for den kanalen. Den andre bitgruppen innbefatter de seks mest betydelige bitene til dette tel1eantal1et, mens de to øvrige bitene identifiserer den ønskede intensiteten til fremvisningen.

På tross av at mikroprosessoren kunne bli benyttet til å lese dataene ut av hukommelsen for fremvisningen ville dette imidlertid legge beslag på for stor del av mikro-prosessorens tid. En direkte hukomme1sesti1gang (DMA) styrer 3l4 er derfor anbragt for i stedet å utføre denne funksjonen. Ved begynnelsen av hver sveiping over skjermen 12 til CRT 310 (dvs. umiddelbart påfølgende igjeninnstillingen av X-rampegeneratoren 312 av mikroprosessoren), vil mikroprosessoren tilføre DMA styreren 31^ en valgt begynnelseshukommelses-adresse. DMA-styreren 3l4 vil deretter reagere på klokke-pulser gitt av en klokkekrets 3l6 for en påfølgende utlesning av hukommelsen fra den begynnelsesadressen. Klokkehastig-heten til klokkekretsen 316 er valgt slik at de 128 klokke-syklusene vil fremkomme i løpet av tidsperioden i hvilke elektronstrålen sveiper over flaten til CRT 310. DMA-styreren 31^- behandler klokkepulsene frembragt av klokkekretsen 316 når DMA anmodes av CRT. Følgelig vil DMA-styreren 3l4, ved hver klokkepuls, fremføre en "holde" anmodning til mikroprosessoren, hvilke vil føre til at den gir fra seg styringen av data og adressebussene. Etter fullføring av dette vil mikroprosessoren erkjenne entringen av en holdetilstand til DMA-styringen, som indikerer til DMA-styreren at den nå kan direkte gå inn i hukommelsen ved bruk av data-adressebussene. DMA-styreren 3lk vil så i tur og orden tilføre to hukommel-sesadresser langs adresselinjen og vil sperre data tilfort langs databussen av hukommelsen som reaksjon på adresser i sperren 318.

Fjorten av de l6 bitene som således sperres i sperren 318 inneholder antall telleverdier for energikanalen som således er blitt fremvist og er tilført til en D/A omformer 320 som omformer dem til et tilsvarende analogsignal. Dette analogsignalet blir tilført en forsterker 322 som har en antilogaritmisk overføringskarakteristikk. Utgangen til D/A omformeren 320 blir også direkte tilført forsterknings-bryteren 324 beskrevet tidligere i sammenheng med fig. 1.

Når bryteren 324 er i en stilling blir utgangen til D/A omformeren 320 direkte tilført vertikalinnstillingspotensio-meteret 326. Når forstørrelsesbryteren er i den forstørrende posisjonen på den andre siden blir utgangssignalet til analog-forsterkeren 3 22 i stedet tilført vertikalpotensiometeret 326. Når den er i denne posisjonen, vil den vertikale forskyvning-en langs det fremviste spektrumet bli øket på grunn av den ikke-liniære overføringskarakteristikken til den antiloga-ritmiske forsterkeren 322.

Vertikalpotensiometeret 326 korresponderer

med potensiometeret 68 tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 1. Kontaktarmen til dette potensiometeret er forbundet med Y inngangen til CRT 310. Forsterkningen til spekteret 22 på skjermen 12 kan bli manuelt justert ved å forandre innstillingen av vertikalpotensiometeret.

De to bitene lagret i sperren 318 som korres-sponderer med intensitetsstyreinformasjonen blir tilført en intensitetsstyrekrets, i alminnelighet betegnet med 328. Intensitetsstyrebitene tilført utgangslinjen 344 og 346 blir hver benyttet til å utføre en korresponderende funksjon. Mer spesielt blir biten korresponderende med utgangslinjen 344 benyttet til å utføre "vindu" funksjonen og heretter blir vist til som "vindustagg". Biten som korresponderer med ut-gangslin jen 34 6 på den andre siden blir benyttet til å definere skyverne, og vil heretter således bli henvist til som "Skyver-tagg".

Intensiteten til elektronstrålen på flaten til CRT vil avhenge av impedansnivået til de to analogbryterne 330 og 332, som respektivt forbinder motstandene 334 og 336 med en tredje motstand 338. Da analogbryteren 330 er i en lav impe-■ danstilstand vil spenningen ved Z-inngangen til CRT 310 avhenge av den relative motstandsverdien til motstandene 334 og 338. Når analogbryteren 330 er ved en høy impedanstilstand, og bryteren 332 er istedet ved en lav impedanstilstand, vil spenningsnivået ved Z-inngangen til CRT 310 istedet avhenge avden relative motstandsverdien til motstandene 336 og 338. Når ingen av analogbryterne 330 eller 332 er ved en lav impedanstilstand vil spenningsnivået ved Z-inngangen til CRT 310 imidlertid i det vesentlige være ved et jordet nivå, og katodestrålerøret vil ikke vise noen ting.

Impedansenivåene til analogbryteren 332 og 330 blir styrt av henholdsvis OG-porten 340 og 34 2. Når utgangen 344 til sperren 318 er ved et lavt impedansnivå, vil begge OG-portene 340 og 342 være sperret, noe som resulterer i

at begge analogbryterne 330 og 332 er ved et høyt impedansnivå. Alltid når spenningsnivået ved utgangen 344 til sperren 318 er ved et høyt logisk nivå, vil således katoderøret ikke vise noe. Når utgangen 34 4 til sperren 318 er ved et høyt logisk nivå, vil imidlertid utgangen til OG-portene 340 og 34 2 istedet være avhengig av det logiske nivået til den andre intensitetsstyreutgangen 346 til sperren 318. Når denne utgangen er ved et høyt logisk nivå vil OG-porten 342 og analogbryteren være åpnet og dette resulterer i en valgt stråle-intensitet på flaten til CRT 310. I løpet av denne perioden vil utgangen til OG-porten 340 bli sperret siden utgangen 346 til sperren 318 blir tilført derigjennom en inverter 348. Når utgangen 346 til sperren 318 er ved et logisk lavt nivå, vil på lignende måte OG-porten 342 og analogbryteren 330 bli sperret mens derimot OG-porten 340 og analogbryteren 332 vil bli åpnet. I dette tilfellet vil intensiteten til elektronstrålen på flaten til CRT 310 være ved et forskjellig valgt nivå. Dette tillater fremvisning av en høynet intensitets-skyver som tidligere beskrevet.

Når den elektroniske strålen sveiper over flaten til CRT 310 vil klokken 316 trigge DMA styreren 314 til å sperre nye intensitets- og Y-avveiningsinformasjoner i sperren 318 for hver av 128 kanalen som skal bli fremvist. Etter avslutningen av fremvisningen av alle de 128 kanalene vil DMA-styreren 314 heve et avbruttsflagg langs en avbruttslinje 350 forbundet med avbruttsinngangen til mikroprosessoren 200, vist på fig. 5. Dette avbruddet ville gjøre at mikroprosessoren 202 avbryter enhver prosedyre den utførte ved det tidspunktet for å betjene indikatoren DMA for å preparere denne for neste sveiping.

Sammenfattet har en bærbar elementanalyseenhet blitt beskrevet, som gir kvalitativt og kvantitativt analyse av mineral- eller andre materialprøver av ukjent sammensetning. Denne bærbare enheten utfører lagring av referansespekter, såvel som lagring av prøvespekter, som har blitt oppnådd av operatøren. Elementanalyseenheten gir en visuell fremvisning av forskjellige spektra, som hver representerer en energifordeling av fluoriserende partikler utstrålt av mineralprøven under studiet.

En visuell skyver er gitt en forhøyet intensi-tet til en energikanal til det fremviste spekteret. Skyveren kan bli beveget av operatøren ved å ta i bruk en av energikanalene langs spekteret. Enheten frembringende utlesning av symbolet av elementet som har dens prinsipielle topp ved den posisjonen identifisert av skyveren. Kanalene korresponderer ved enhver sekundær topp i spekteret til det elementet er indikert til operatøren ved høyning av intensiteten av spekteret i disse kanalene. Dette gjør at operatøren lett kan forvisse seg om det elementet er tilstede i mineralprøven som blir undersøkt.

Elementanalyseenheten frembringer også en utlesning av konsentrasjonen av partikkelelementene i den undersøkte prøven. Forstørrelsen av fremvist spektrum kan bli utført for således

å forsterke dens topper, idet en glattingsfunksjon tilføres for således å redusere effekten av statisk omhyiling langs spekteret. En normaliseringsfunksjon tillater dessuten opera-tøren for å normalisere amplituden til spekteret ifølge antall telleverdier i tilbakesprednings-toppkanalen.

Ved den beskrevne utførelsesformen har det blitt antatt at tilstrekkelig lagringrom finnes i hukommelsen i elementanalyseenheten for å tillate lagring av et stort antall av oppslagstabeller. Mengden av lagringsrom nødvendig for denne hensikten kan bli redusert ved å anbringe kun oppslagstabeller for valgte elementer eller kun for valgte mineralsammensetning-er. En annen teknikk å redusere den nødvendige lagringen til analyseenheten er å anbringe en bestemt mengde lesbare hukommel-ser i hver av følerhodene for således å anbringe oppslagstabeller spesielt tilknyttet med hver detektor innbefattet i føierhodet. På denne måten ville utskiftingen av føler-hodet automatisk innebære forandring av oppslagstabellene ifølge den spesielle detektoren anvendt i det nye følerhodet. På tross av at oppfinnelsen har blitt beskrevet med hensyn til den foretrukkede utførelsesform, er det klart at mange andre anordninger og alternativer ved delene kan bli gjort uten at de avviker for hensikten og tanken ved foreliggende oppfinnelse, som definert i kravene.

Claims (4)

1. Elementanalyseenhet innbefattende en følerinn-retning (4) innbefattende en strålingsinnretning (80 eller 82) for bestråling av et materiale (6) som skal bli analysert, og en detektorinnretning (86 eller 90) for detektering av stråling returnert av det bestrålte materialet (6), og som gir signaler tilsvarende den returnerte strålingen, og en be-handlingsinnretning (2) som er forbundet med følerinnretningen (4) for behandling av de tilsvarende signalene, karakterisert ved en indikeringsinnretning (290) i føler-innretningen (4) for frembringelse av en indikasjon av hvilken type strålingsinnretning (80 eller 82) og detektorinnretning (86 eller 90) som benyttes, idet behandlingsinnretningen (2) er innrettet til å reagere på indikeringsinnretningen (290), hvorved forskjellige følerinnretninger (4) med forskjellige strålingsinnretninger (80 eller 82) og forskjellige detektorinnretninger (86 eller 90) kan bli forbundet med behandlingsinnretningen (2), og behandlingsinnretningen (2) er innrettet til automatisk å tilpasses for operasjon sammen med disse.

2. Analyseenhet ifølge krav 1, karakterisert ved at følerinnretningen (4) innbefatter flere alternative velgbare strålingsinnretninger (80 eller 82) og detektorinnretninger (86 eller 90), og at indikeringsinnretningen (290) er innrettet til å gi en indikasjon til behandlingsinnretningen (2) om hvilke alternative velgbare strålingsinnretninger (80 eller 82) og detektorinnretninger (86 eller 90) som for øyeblikket er blitt valgt.

3. Analyseenhet ifølge krav 1 eller 2, hvor behandlingsinnretningen (2) innbefatter en innretning (12) for fremvisning av energispekteret til stråling returnert av det bestrålte materialet (6), hvor fremvisningsinnretningen (12) reagerer på signalene fra detektorinnretningen (86 eller 90), karakterisert ved en innretning for identifisering av karakteristiske trekk i energispekteret hvor identifiseringsinnretningen reagerer på indikeringsinnretningen (290) og signalene fra detektorinnretningen (86 eller 90).

4. Elementanalyseenhet ifølge krav 3, k a r a k - terisert ved at behandlingsinnretningen (2) innbefatter en markør (27) på spekterfremvisningsinnretningen (12) og en manuelt operert markørstyring (28), slik at posisjonen til markøren (27) på et fremvist spektrum er manuelt styrbar, og et display (32) for indikasjon av et grunnstoff representert av delen av spekteret som korresponderer med posisjonen til markøren (27), hvor identifiseringsinnretningen reagerer på markørstyringen og gir indikasjon på grunnstoffet. i