Устройство для измерения параметров масс-спектров Советский патент 1990 года по МПК G01N27/62 

Изобретение относится к масс-спек- трометрии и может быть использовано в квадрупольных (монопольных) масс- спектрометрах для измерения и индикации параметров масс-спектров.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и достоверности результатов измерения интенсивности масс-спектра.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства для имерения параметров масс-спектров; на фиг, -2 - эпюры напряжений в узловых точках устройства.

Устройство содержит генератор 1, первый элемент 2 и второй 3 элементы И, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, элемент 5 задержки, регистр . 6, блок 7 сравнения, блок 8 индикации, второй счетчик 9, делитель 10 частоты, первый счетчик 11, блок 12 аналого- цифрового сравнения (АЦС), элемент ИЛИ 33, пороговый элемент 14, формирователь 15, одновибратор 16 и дополнительный элемент И 17,

Анаологовый сигнал спектра Uc/w подается на первый вход 18 устройства, а линейно изменяющийся сигнал, пропорциональный номеру массы UHM, на второй вход 19 устройства.

На фиг, 2 представлены эпюры напряжений в узловых точках устройства, где а - сигнал на первом входе 18 устройства , пропорциональный номеру массы; б - сигнал на первом выходе делителя 10 частоты; в - внутренний синхронизирующий сигнал делителя 10 частоты; г - сигнал на втором выходе делителя 10 частоты; д - сигнал спектра масс, поступающий на второй вход 19 устройства; е, ж, и - сигналы на выходах соответственно порогового элемента 14, формирователь 15, одновибратора 16; к - сигнал сброса, на выходе элемента ИЛИ 13..

(Л

ел

Со

315

Устройство для измерения параметро масс-спектров работает следующим образом,

В зависимости от скорости развертки устанавливается частота генератора 1 и длительность имульса одновибрато- ра 16, являющаяся критерием, по которому массовые пики отделяются от им- пульсных помех. Она должна быть чуть больше половины длительности пика. Ве регулируемого порога порогового элемента 14, являющаяся критерием интенсивности пиков устанавливается в зависимости от уровня шума, значение которого может быть предваритель- нр измерено,

В начальный момент времени узлы 4, 6| и 8, 12 приведены в исходное состоя -сигналом Начальная установка, который вырабатывается схемой сброса а включения питания (не показана), При этом АЦП 4 не работает, поскольку н(а его управляющем входе присутствует запрещающий сигнал с выхода второго элемента И 3. При подаче на первый йход 18 устройства линейно изменяющегося сигнала, пропорционального номеру массы UHM, а на второй вход 19 аналогового сигнала масс-спектра Ucw Схема АЦС 12 производит сравнение кода записанного в счетчике 11, с аналоговым сигналом номера массы UHM,

Если код первого счетчика 11 больш кода, эквивалентного напряжению UHM, to на выходе блока АЦС 12 присутствует запрещающий сигнал, и импульсы с (выхода генератора 1 не происходит через первый элемент И 2 на вход счетчика 11„ Если код счетчика 11 меньше кода, эквивалентного напряжению UHM, то на втором входе первого элемента И 2 присутствует разрешающий сигнал, что позволяет генератору 1 увеличить содержимое счетчика 11 и делителя 10

на единицу. При появлении сигнала

50

на первом выходе делителя 10 частоты увеличивается на единицу содержимое счетчика 9, код которого поступает на первый информационный вход блока 8 индикации для отображения текущего значения номера массы (i-1, i, i+ + 1,....).

При наличии пика в спектре масс U см на участке i-1 (фиг. 2д) в момент времени tM , когда напряжение пика ста-- 5

новится равным пороговому значению, выход порогового элемента 14 становится активным, разрешая прохождение

4

0

Q Q

,Q

5

0

5

импульсов с выхода генератора 1 на управляющий вход АЦП 4. По переднему фронту выходного сигнала порогового элемента 14 в одновибраторе 16 формируется положительный импульс (фиг. 2и) , поступающий на второй вход дополнительного элемента И 17,

Выход порогового элемента 14 находится в активном состоянии до момента времени t, когда интенсивность пика становится меньше установленного значения порога, В момент времени t формирователем 15 вырабатывается корот- 5 кий импульс сброса (фиг, 2ж), поступающий на первый вход дополнительного элемента И 17, Так как в спектре на участке i-1 присутствует массовый пик нормальной длительности, то импульс временной селекции с выхода од- новибратора 16 и импульс сброса с выхода формирователя 15 не совпадают во времени. На выходах элементов И 17 и ИЛИ 13 сигнал сброса отсутствует и содержимое регистра 6 не обнуляется. Схема АЦП 4 на участке производит преобразование аналогового сигнала интенсивности масс-спектра в код, значение которого сравнивается в блоке 8 сравнения с кодом, хранящимся в регистре 6.

Если код регистра 6 меньше или равен коду с выхода АЦП 4, то в регистр 6 по сигналу с выхода блока 7 сравнения заносится новое значение кода и производится новое измерение. Если при сравнении код в регистре 6 окажется больше кода с выхода АЦП 4, то запись кода АЦП 4 в регистр 6 не производится .

Процесс измерения и анализа производится на всем участке , что позволяет фиксировать в регистр 6 значение глобального максимума интенсивности пика (точка Б, фиг, 2д), По окончании участка i-1, о чем свиде- тельсвует появление сигнала на втором выходе делителя 10 частоты, передним фронтом сигнала производится перезапись кодов номера текущей массы и значения глобального максимума интенсивности пика в блок 8 индикации. На индикаторном табло бло1 ка 8 индикации производится отображение номера массы и максимальною значения интенсивности данной массы.

Таким образом, в отличие от известного устройства, в котором за максимальное значение интенсивности

5

может приниматься первый локальный максимум (точка А, фиг. 2д), в предлагаемом устройстве измеряется и выводится на блок индикации значение глобального максимума интенсивности пика (точка Б, фиг, 2д).

Для подготовки устройства к измерению интенсивности следующего пика масс-спектра производится обнуление содержимого регистра 6 импульсом сброса (фиг, 2к) с выхода элемента ИЛИ 13 Этот импульс вырабатывается элементом 5 задержки, который задерживает передний фронт сигнала с второго выхода делителя 10 частоты на время Ј, достатосное для перезаписи кодов номера массы и интенсивности пика в блок 8 индикации.

При поступлении на вход 18 устройства сигнала спектра масс U... . в ко

см тором имеется импульсная помеха на

участке i (фиг, 2д), в момент времени tt срабатывает пороговый элемент 14, разрешая работу АЦП 4 на время t.-t. Формирователь 15 и одновибратор 16 вырабатывают импульсы сброса и селекции соответственно, которые поступают на входы дополнительного элемента И 17, Поскольку длительность помехи значительно меньше ширины пика, импульсы селекции и сброса совпадают по времени, и с выхода элемента И 17 импульс сброса (фиг, 2к) поступает на первый вход элемента ИЛИ 13, С выхода элемента 13 импульс сброса подается на дополнительный управляющий вход регистра 6, производя обнуление регистра. За счет этого в предлагаемом устройстве исключается вывод на индикацию значений интенсивности импульсных помех и паразитных пиков в отличие от известного устройства,

Сигналом со второго выхода делителя 10 частоты нулевой код регистра 6 и код номера массы с выхода второго счетчика 9 переписываются в блок 8 индикации, а импульс сброса с выхода элемента ИЛИ 13 осуществляет подготовку устройства к измерению следующего i+1 пика.

При отсуствии чека и помехи в спектре Uc , а также при наличии шума, значение которого меньше заданного порога, пороговый элемент 14 не срабатывает, запрещая работу АЦП 4, формирователя 15 и одновибратора 16. Код

JQщ

408

на выходе АЦП 4 не изменяется, блок 7 сравнения не работает, а в регистре -6 хранится нулевой код, который по окончании текущего номера массы сигналом с второго выхода делителя 10 частоты переписывается в блок 8 индикации.

Формула изобретения

0

0

Устройство для измерения параметров масс-спектров, содержащее генератор, выход которого соединен с первыми,, входами первого и второго элементов И, второй вход первого из которых соединен с выходом блока аналого- цифрового сравнения, первый вход которого является первым входом устройства, а второй вход соединен с выходом первого счетчика, вход которого соединен с выходом первого элемента И и входом делителя частоты, первый выход которого через второй счетчик 5 подключен к первому входу блока индикации, второй вход которого соединен с выходом регистра и первым входом блока сравнения, выход которого соединен с управляющим входом регистра, а второй вход - с информационным входом регистра и выходом аналого-цифрового преобразователя, аналоговый вход которого является вторым входом устройства, а управляющий вход подключен к выходу второго элемента И, и элемент ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и достоверности результатов измерения интенсивности масс-спектра, в него введены пороговый элемент, элемент задержки, формирователь, одно- вибратор и дополнительный элемент И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, первый и второй входы дополнительного элемента И соответственно через формирователь и одновибратор подключен к второму входу второго элемента И и выходу порогового элемента, вход которого соединен с аналоговым входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход делителя частоты подключен к третьему входу блока индикации и входу элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с дополнительным управляющим входом регистра.

5

0

5

0

5

Изобретение относится к масс-спектроскопии и может быть использовано в квадрупольных (монопольных) масс-спектрометрах для измерения и индикации параметров масс-спектров. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и достоверности результатов измерения интенсивности масс-спектра. Устройство содержит генератор, элементы И и ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь, регистр, блок сравнения, счетчики, делитель частоты, пороговый элемент, формирователь, одновибратор, блок аналого-цифрового сравнения. 2 ил.

Ю

П

19

с-)

Редактор Н.Яцола

Составитель Г,Милославский Техред А.Кравчук

Заказ 1640

Тираж 514

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент 1, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

ITLJ Lnh

Фиг

Корректор М,Максимишинец

Подписное