Блок автоматического выбора преде-лов измерения регистрирующего уст-ройства macc-спектрометра c abtoma- тическим переключением чувствитель-ности шкал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистииеских

Республик

<11817799 Ъ

1 (б1) Дополнительное к авт. саид ау р )м. к.з (22) Заявлено 07.1277 (21) 2551507/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Н 01 3 49/30

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и откр ыти й

Опубликовано 300381 Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 300381 () ЮК 821.383 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б.Б. Лепорский, B.È. Макаров и A H Маныкин (7 3 ) Заявитель (54) БЛОК АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫБОРА ПРЕДЕЛОВ

ИЗМЕРЕНИЯ РЕГИСТРИРУЮЩЕГО УСТРОИСТВА

МАСС-CIIEKTPONETPA С АВТОМАТИЧЕСКИМ

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ШКАЛ

Изобретение относится к устройствам для масс-спектрометрии и может быть использовано в магнитных статических масс-спектрометрах при регистрации масс-спектров.

Известно устройство, осуществляющее автоматическое переключение пределов измерения регистрирующего прибора масс-спектрометра (1).

Недостатками этого устройства являются неправильный выбор и запоминание пределов измерения и отсутствие переключения пределов при. записи частично или полностью неразрешенных пиков. Использование элек- 15 тромеханической системы выбора и запоминания пределов измерения ограничивает их применение, так как возможна работа только с одним типом регистрирующего прибора - самопишу- 20 шим потенциометром с движущимся пером,на работу которого влияют флюктуации ионного тока и выходных напряжений усилителя. Кроме того,необходимость использования специальной коллекторной системы с дополнительным ксллектором конструктивно усложняет все регистрирующее устройство.

Известен блок автоматического выбора пределов измерения регистри- ЗО рующего устройства масс-спектрометра с автоматическим переключением чувствительности шкал, содержащий схемы сравнения, соединенные с ячейками памяти и с источниками опорного напряжения, усилители-формирователи, связанные через дифференцирующие ячейки с усилителями ионных токов регистрирующего устройства, и переключатели (2)

Недостатком известного устройства является необходимость использования специальной коллекторной системы с дополнительным коллектором.

Цель изобретения — обеспечение возможности автоматического переключения пределов измерения регистрирующего прибора магнитного массспектрометра со стандартным двухлучевым коллекторным устройством, и, следовательно, конструктивное упрощение регистрирующего устройства в целом.

Поставленная цель достигается тем, что в блок автоматического выбора пределов измерения регистрирующего устройства масс-спектрометра, содержащий схемы сравнения, соединенные с ячейками памяти и с источниками опорного напряжения, усилители817799 формирователи, связанные через дифференцирующие цепочки с усилителями ионных токов регистрирующего устройства,и переключатели пределов дополнительно введены два счетчика, дешифратор мультиплексоры, узлы Фиксации амплитуды и схема совпадения кодов и ,устройство управления, причем, счет,чики связаны с выходами усилителейформирователей и устройством управления, дешифратор связан с выходами счетчика, соединенного через усилитель-формирователь с усилителем ионного тока первого по ходу развертки масс-спектра исоллектора, мультиплексоры связаны с ячейками памяти и выходами второго счетчика, соединенного со схемой совпадения кодов, выходы мультиплексоров связаны с переключателями пределов, входы узлов фиксации амплитуды соединены с соответствующими усилите- 20 лями-формирователями и схемами сравнения,.а выходы " со схемой совпадения кодов.

Дополнительное введения перечисленных выше элементов позволяет ограничиваться использованием двух разнесенных коллекторов стандартного коллекторного устройства массспектрометоа беэ установки дополнительного коллектора непосредственно перед основным.

Это обусловлено тем, что с помощью счетчика, связанного через усилитель-формирователь с усилителем ионного тока первого по ходу развертки масс-спектра коллектора и регист35 ра памяти, можно запомнить число пиков, пришедших на этот коллектор.

Используя же ячейки памяти, мультиплексоры, второй счетчик и схемы совпадения кодов, можно запомнить 4О для каждого пика предел измерения, на котором он должен регистрироваться, С приходом пиков на второй коллектор для каждого .из них включается необходимый предел измерения не- 45 зависимо от расстояния между коллекторами, т.е, числа пиков, могущими поместиться между ними при развертке масс-спектра.

На фиг,l изображена Функциональ- 5П ная схема блока автоматического выбора пределов измерения.регистрирующего устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу отдельных узлов блока.

Блок автоматического переключения пределов измерения регистрирующего устройства содержит счетчики

1 н 1 ", дифференцирующие цепочки

2 и 2, источники 3 и З„опорного напряжения, узлы 4 и 4 фиксации 60 амплитуды, дешифратор 5, усилителиформирователи 6 и б, схемы 7 .... 7, сравнения, схемы 8 ... 8 сравнения к

Г ячейки 9„... 9 памяти, мультиплексоры 10 ...10„, схему 11 совпадения 65 кодов, переключатели 121... 12 и устройство 13 управления.

К выходам усилителей постоянного тока двух коллекторов (УНТ„ и УПТ ) подключены дифференцирующие цепочки 2, с выходами которых связаны усилители-формирователи 6, позволя1 щие фиксировать нарастание и спад онных токов на коллекторах.

Выходы усилителей-Формирователей

6 соединены со счетчиками 1 и с одним из выходов узлов 4 фиксации амплитуды, вторые выходы которых связаны с соответствующими схемами 7 и. 8 сравнения и ячейками 9 памяти.

Количество N схем 7 и 8 сравнения в основном определяется числом требуемых пределов измерения М регистрирующего прибора, причем

N = N — 1.

Каждая из N схема 7 и 8 сравнения имеет свой уровень порога срабатывания, устанавливаемый путем регулирования величины опорного напряжения источника 3 в зависимости от величины пределов измерения.

Число возможных состояний L счетчиков 1 определяется максимально возможным числом пиков К, которые могут разместиться при развертке масс-спектра между щелями двух коллекторов масс-спектрометра, причем

К=1. - l

С выходом счетчика 1 связан вход дешифратора 5. Выходы дешифратора подключены к ячейкам 9 памяти, причем, каждый выход дешифратора соединен только со входами одноиМенных ячеек памяти. Вторые входы ячеек 9 памяти связаны со схемами 7 сравнения, а выходы — с мультиплексорами 10, число которых равно числу схем сравнения. Управляющие входы мультиплексоров 10 соединены с выходами счетчика 12 . Для каждой иэ схем.7 сравнения число ячеек памяти равно К.

Узлы 4 фиксации амплитуды, выходы которых подключены к схеме 11.совпадения кодов, служат для выбора пика . в качестве метки, а схема ll дает разрешение на послецовательное включение пределов измерения для каждого пика, приходящего на второй коллектор.

Для перевода регистрирующего прибора с одного предела измерения на другой служат переключатели 12, входы которых связаны с выходами соответствующих мультиплексоров 10.

Пусть при развертке масс-спектра на щель первого по ходу развертки коллектора находит пучок ионов с массовым числом М„, а на щель второrî коллектора — М „.+ К, причем, максимальная разница массовых чисел равна К . Тогда на выходе усилителя постоянного тока УПТ, подключенного к первому коллектору, образуется сигнал, изображенный »а Фиг.2а. Этот

617799 сигнал поступает через дифференцирующую цепочку 2 на усилитель-формирователь 6 и одновременно на схемы 7 сравнения.

Если выходной сигнал усилителя меньше уровня самого чувствительного предела измерений, то ни одна иэ схем сравнения не сработает. Если сигнал больше этого уровня, то срабатывает либо одна из схем. сравнения, либо несколько, в зависимости от величи" ны сигнала. Сигналы с выходов каждой из схем сравнения подаются на одноименные ячейки 9 памяти.

Одновременно сигнал с УПТ дифференцируется цепочкой 2 (фиг.2б) и формируется усилителем-формирователем бА в прямоугольный импульс (фиг.2в) .

Этот импульс поступает на вход двоично-десятичного счетчика 11. Число возможных состояний счетчика выбирается, по крайней мере,на единицу боль- 20 ше числа пиков, могущих поместиться между щелями коллекторной системы, масс-спектрометра. Соответственно дешифратор 5, связанный со счетчиком

1(синтезируется таким образом, что- 75 бы приход первого импульса на счетчик не изменял состояния дешифратора.

Это обусловлено тем, что пик М; служит в качестве метки, после которой идет весь процесс автоматического выбора пределов измерения . С помощью узла 4 фиксации амплитуды запоминается его амплитуда в виде кода. Этот узел реагирует только на данный пик и не на какой больше.

Далее, с приходом следующего пика, соответствующего массовому числу М1- 1, состояние счетчика 11 и дешифратора 5 меняется таким образом, что в первых ячейках памяти

91 .....9h фиксируется информация 40

1 1 со схем 3 сравнения о выбранном пределе измерения для даннсго пика. С приходом нового пика М„ - 2 информация о нем перейдет на вторые ячейки и ъ

9......9и памяти и, т.д. 45

На второй измерительный коллектор масс-спектрометра также приходят ионные пучки с массовыми числами М„.+ К:, М .+ К вЂ” 1; И„ + К вЂ” 2 и т.д.,однако, в силу отличия амплитуды сигналов, 50 создаваемых данными пучками на выходе УПТ от М„, они регистрироваться не будут хотя вышеуказанные процессы формирования импульсов и запоминания амплитуды сигналов будут пов- 5 торяться, а именно: на выходе усили теля-формирователя 6 и дифференцирующей цепочки 2 будут повторяться импульсы, аналогичные по форме вышерассмотренных (фиг.2б,в).;

С приходом во время развертки масс-40 спектра на второй измерительный коллектор пучка ионов с массовым числом

М срабатывают подобные схемы 6 сравнения и информация об амплитуде сигнала с УПТ, соответствующая данно- 65 му пику, аналогичным :образом закодируется с помощью узла 4 фиксации амплитуды. Этот код поступает на схему 11 совпадения кодов, где ранее был уже записан точно такой же код посредством узла 41 фиксации амплитуды, схема 11 сработает и выдаст разрешение на счет импульсов в счет1г

С приходом следующего пика М .

1 сигнал с усилителя-формирователя 6 поступает в счетчик(и изменяет его состояние, С выхода счетчика эта информация поступает на управляющие входы мультиплексоров 10, которые вырабатывают сигналы, соответствующие состояниям

1 всех первых ячеек 9.. ° ° .9 памяти и т.д.

Пыходные сигналы мультиплексоров

10 воздействуют на переключатели12 и с приходом каждого нового пика на второй измерительный коллектор включается соответствующий предел измерения, на котором регистрируется данный пик, для ограничения коэффициента пересчета 1 и для однозначности процесса выбора пределов измерения служит устройство 13 управления, связанное со счетчиком 1.

С приходом пика, соответствующего массовому числу N — 1 на второй измерительный коллектор информация со счетчика 1> поступает на схему

13 управления, которая запоминает число пиков, пришедших на первый коллектор, и сбрасывает счетчик 1 в исходное состояние. Поэтому, с приходом каждого нового пика на первый коллектор информация о значении его предела измерения снова заносится в ячейки памяти 9, начиная с первых.

Когда число йиков, пришедших на второй коллектор, зарегистрированных счетчиков 1 ссвпадает с числом, записанным в устройстве 13 управления, оно переводит счетчик 1 в исходнсе состояние и цикл повторится снова.

Блок автоматического выбора пр»-делов иэмерения конструктивно упрощает регистрирующее устройство массспектра, так как отпадает необходимость в применении специальной коллекторной системы с дополнительным коллектором и появляется воэможность использования указанного блока в обычных двухлучевых масс-спектро-: метрах без каких-либо конструктивных переделок коллекторной системы.

Формула изобретения

Блок автоматического выбора пределов измерения регистрирующего устройства масс-спектрометра с автоматическим переключением чувствительности шкал, содержащий схемы срав82 7799 нения, соединенные с ячейками памяти и с источниками опорного напряжения, усилители-формирователи, связанные через дифференцирующие цепоч.ки с усилителями ионных токов регистрирующего устройства, и переключатели пределов, отличающийся тем, что, с целью упрощения коллекторной системы, в него дополнительно введены два счетчика, дешифратор, мультиплексоры, узлы фиксации амплитуды, схема совпадения кодов и ус=ройство управления, при этом, счетчики связаны с выходами усилителейформирователей и устройством управления, дешифратор связан с выходами счетчика, соединенного через усили- 15 тель-формирователь с первым по ходу развертки масс-спектра усилителем ионного тока, мультиплексоры связаны с ячейками памяти и выходами.второго счетчика, соединенного со схемой совпадения кодов, выходы мультиплексоров связаны с переключателями пределов, входы узлов фиксации амплитуды соединены с соответствующими усилителями-формирователями и схемами сравнения, а выходы - co схемой совпадения кодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3288994, кл, 250-41.9, 19б7.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 335599, кл. G 01 N 27/62, 1970 (прототип) .

817799

Фиг. 2

Составитель Б. Барков

ТехредН.Майорощ Корректор В. Синицкая

Редактор Е. Дичинская

Закаэ 1477/69 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП ™Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4