Устройство для измерения параметров масс-спектров Советский патент 1979 года по МПК G01N27/62 B01D59/44 

Изобретение относится к устройствам для измерения параметров массспектров. Оно может быть использовано в масс-спектрюметрах с последовательной во времени разверткой спект ра масс (например, в кваяруполыых масс-спектрометрах). Известны устройства для измерения пар аметров масс-спектров, применяемые для первичной обработки массспектрометрической информации 1 . Наиболее близкое по технической сущности к предложенному устройство 2 содержит измеритель номера массы измеритель амплитуды пика данной мас сы, синхронизирующий генератор и устройство .индикации результатов измерения, соединенное с выходами измерителей номера и амплитуды пика массы. На вход измерителя номера массы подан электрический аналоговый сигнал - Ода, п порциональный номеру массы, а на вход измерителя амплитуды-сигнал спектра масс Ucw . Момент достижения максимума пика фиксируется в этом устройстве на основании постоянства длительности масс-спектромотрически.х пиков отработкой постоянного временного ин- тервала с помощью синхронизирующего генератора. Однако постоянство длительности масс-спектрометрических пикэв может иметь место лишь при строгой линейности развертки спектров масс во в(, что практически никогда ст)ого не выполняется, а в ряде случаев и принципиально, не выполнимо. Поэтому момент поступления максимума интенсивности масс-спектрометрического птса определяется с погрешностью и, следовательно, неточно определяются амплитуда и номер массы. Цель изобретения - повышение точности и надежности измерения. Поставленная цель достигается тем, что предложенное устройство для измерения параметров масс-спектров снабжено блоком разрешения измерения амплитуды пика массы, например,

триггером, и блоком совпадения, например схемой И. При этом один из выходов измерителя номера массы соединен с одним из входов измерителя амплитуды пика массы, другой выход измерителя номера массы соединено одним из входов блока разрешения измерения амплитуды пика массы, второй вход которого соединен с выходом устройства индикации и со вторым входом измерителя амплитуды пика. Выход блока разрешения амплитуды пика соединён с одним из входов блока совпадения и одним из входов измерителя номера массы, второй вход блока совпадения соединен с другим выходом измерителя амплитуды пика массы. Третий вход блока совпадения соединен с выхолом синхронизиругатцег генератора, а выход блока совпадения со входом измерителя амплитуды пика массы.

Кроме того, в устройстве для измерения параметров масс-спектров измеритель номера массы содержит схем И, г - разрядный счетчик, схему аналого-цифрового сравнения (АЦС), схему сравнения, m - разрядный регистр, двоично-десятичный счетчик и делитель частоты. При этом один из входов схемы И соединен с выходом синхронизирующего генератора, другой вход схемы И соединен с выходом схемы AUC, выход схемы И соединен со входами и - разрядного счетчика и делителя частоты . Выходы разрядов п - разрядного счетчика соединены с цифровыми входами схемы АЦС, аналоговый вход которой соединен с источником сигнала UH« , пропорционального номеру массы. Выходы делителя частоты ( , - -, ) соединены со входами устройства индикации, а выход делителя частоты соединен со входом двоично-десятичного счетчика. Выходы разрядов счетчика соединены с другими входами устройства индикации входами кода одного числа схемы сравнения и входами т,- разрядного регистра, выходы которого соединены со входами кода другого числа схемы сранения. Выход последней соединен с одним из входов блока разрешения лэмерения амплитуды пика массы, выход которого соединен со входом записи т - разрядного регистра. Выход делителя частоты соединен

с одним из входов измеритпля амплитуды пика.

И;)Мсритель амплитуды пика массы содержит схек-гу аналого-цифрового пре- 5 обрэчзования (АЦП), дополнительную схему сравнения, rrij- разрядный регистр, триггер и схему ИЛИ , При этом аналоговый вход схемы АЦП соединен с источником сигнала спектра масс

Цчч цчфровой вход схемы АЦП соединен с выходом блока совпадения, цифровые выходы схемы АЦП соединены со входами кода одного числа дополнительной схемы сравнения. Входы кода друтого числа схемы сравнения соединены со входами устройства индикации и выходами mj- разрядного регистра, входы которого соединены с цифровыми выходами схемы АЦП, а вход записи соединен с одним из выходов дополнительной схемы сравнения, другой выход которой соединен с одним из входов схемы ИЛИ. Другой вход схемы ИЛИ соединен с выходом делителя частоты, вы5 ход схемы ИЛИ соединен с установочным входом триггера, вход сбрсюа которого соеди 1ен с выходом устройства индикации. Единичный выход триг гера соединен с третьим входом бло-

ка совпадения, а нулевой выход триггера с одним из входов устройства индикации, t

Па фиг. 1 предс1 авлена укрупу гиная структурная схема устройства для измерения параметров масс-спектров, содержащая измеритель 1 номера массы, измеритель 2 амплитуды пика массы, сияхронизирую.щий генератор 3, устройство индикадии 4, блок 5 разрешения измерения амплитуды пик, массы и блок совпадения 6.

На фиг. 2 показана подробная структурная схема устройства для измерения параметров масс-спектров, содержащая сиахронизирующий генератор 3, блок совпадиния 6, блок 5 разрешения измерения амплитуды пика массы, устройство индикации 4, схему АЦС 7, делитель частоты 8, двоичнодесятичный счетчик 9, разрядный регистр 10, схему сравнения -11, схему АЦП 12, 2- разрядный регистр

13,дополнительную схему сравнения

14,схему ИЛИ 15, триггер 16, схему и 17, И - разрядный счетчик 18.

Па фнг. 3 представлены эпюры напряжений в узловых точках устройства измерения параметров масс-спек5тров: а - электрический сигнал Ь/нл пропорциональный номеру масс; б - сигнал спектра масс Ц:м( показан один пик i - и массы); в - сигнал на выходе делителя частоты; 2. сигнал на выходе делителя част ты; 8 - сигнал на выходе делителя частоты; е - сигнал на выходе блока разрешения измерения амплитуды пика массы; ж - сигнал на выходе дополнительного триггера; и - сигнал сброса. Предложенное устройство для измер ния параметров масс-спектров работает следующим образом. Пусть в некоторый произвольный мо мент времени блок 5 разрешения измерения амплитуды пика массы (см. фиг. 2) и триггер 16 приведены, в нулевое состояние. При этом измеритель 2 амплитуды пика не работает, так как на первом входе блока совпадения 6 присутствует запрещающий сигнал с выхода блока 5 разрешения измерения амплитуды пика массы. Схема АПС 7 производит сравнение кода, записанного в п - разрядном счетчике 18, с аналоговым сигналом UHM . Если код счетчика 18 больше напряжения UHM , на входе схемы И 17 присутствует запрещающий сигнал, в противном случае - разрешающий сигнал. Это позволяет синхронизирующему генератору 3 ув еличить на единицу содер жимое счетчика 18 и делителя частоты 8. Если на выходе делителя частоты появляется сигнал высокого уровня, то на единицу увеличивается с держимое двоично-десятичного счетчика 9. Схема сравнения 11, необходимая д определения изменения номера массы п сравнению с предыдущим измерением, сравнивает новое содержимое счетчика 9 с содержимым w - разрядного регистра 10 и, если код, записанный в счетчике 9, больше кода в регистре 1О, схема сравнения 11 выдает сигна на блок 5 разрешения изменения ампл туды пика массы, сигнал с выхода которого запишет в регистр 10 код ново го значения номера массы и разрешит прохождение импульсов от синхронизирующего генератора 3 на измеритель 2 амплитуды через блок совпадения 6 Схема АЦП 12 под действием этих импульсов производит преобразование электрического аналогового сигнала 396 спектра масс (-/ел (счи график 5 мо фиг. З) в код, знамение которсчч) сравнивается в дополнительной cxesto сравнения 14 с кодом, хранящимся в nis. - в разрядном регистре 13. Г-сли код, хранящийся в регистре 13, меньше или авен коду на выходе схемы А1Ш 12, тогда в регистр 13 заносится по сигалу дополнительной схемы сравнения 14 новое значение кода и производится новое измерение. Если же при сравнении код регистра 13 окажется больше кода с выхода АЦП 12, тогда через схему ИЛИ 15 взводится триггер 16, запрещающий прохождение импулЕ,сов от задающего генератора 3 через блок совпаде шя 6 и разрешающий работу цифрового устройства индикации 4, осуществляющего преобразование параллельного двоичного кода амплитуды пика в двоично-десятичный, дешифрирующего кодовые сигналы и высвечивающего после дешифрации численные значения амплитуды и номера массы измеренного пика спектра масс с помощью семисегментных индикаторов. После окончания работы устройство индикации 4 сигнал с его выхода устанавливает в исходное состояние блок 5 разрешения измерения амплитуды пика массы и триггер 16. Далее цикл измерений повторяется для слоцуюиюго нового найденного значения номера массы, соответствующего очередному пику в спектре масс. Если измеритель амплитуды пика не найден вершины пика массы {это будет в тех случая:х, когда пик равен нулю или выходит за пределы максимального измеряемого значения), командой по прекращению поиска вершины пика будет сигнал с выхода . делителя частоты 8. Этот сигнал говорит о том, что середина пика массы (точнее, его максимум) пройдена и пика не следует ожидать (см. графики фиг. З). Точность измерений, производимых предложенным устройством для измерения параметров масс-спектров, тем выше, чем выше частсхта опроса (т. е. частота генератора З) и чем выше разрядность АЦП 12 и АПС 7, и не зависит от того, постоянна или изменяется Длительность пиков в спектре масс, как это имеет место в прототипе. Использование предложенного устройСтва в масс-спектрометрах позволит 7 сушественно (в 5 - 10 раз) поднять т ность измерения параметров масс-спект ров, представляя его в цифровой форме что позволяет вводить эти данные также в ЭВМ. Формула изобретени 1. Устройство для измерения параметров масс-спектров, содержащее измеритель номера массы, вход которого соединен с источником электрического сигнала, пропорционального номеру мас сы, измеритель амплитуды пика массы, вход которого соединен с источником сигнала спектра масс, синхронизирующий генератор и устройство индикации, соединенное с выходами измерителей номера и амплитуды пика массы, отличающееся тем, что,. с целью повышения точности и надежности измерения, оно снабжено блоком разрешения измерения амплитуды пика массы,например, триггером, и блоком совпадения, например схемой И, причем один из выходов измерителя номера массы соединен с одним из входов измерителя амплитуды пика массы, другой выход измерителя номера массы соединен с одним из входов блока разрешения измерения амплитуды пика мас сы, второй вход которого соединен с выходом устройства индикации и со вто рым .входом измерителя амплитуды пика выход блока р:13реше11ия измерения амплитуды пика соединен с одним из входов блока совпадения и одним из входов измерителя номера массы, второй вход блока совпадения соединен с другим выходом измерителя амплитуды пика массы, третий вход блока совпадения соединен с выходои синхронизирующего генератора, а выход блока совпадения соединен со входом измерителя амплитуды пика массы. 2. Устройство поп. 1,отли - чающееся тем, что измеритель номера массы содержит схему И, п - разрядный счетчик, схему аналогоцифрового сравнения (AUG), схему срав нения, щ -разрядный регистр, двоично-десятичный счетчик и делитель часто ты, причем один из входов схемы И соединён с выходом синхронизирующего генератора, другой вход схемы И сое динен, с выходом схемы АЦС, выход 98 схемы И соединен с входами и - разрядного счетчика и делителя частоты, выходы разрядов п - разрядного счет чика соединены с цифровыми входами схемы ЛЦС, аналоговый вход которой соединен с источником сигнала, пропорционального номеру массы, выходы ( , -, ) делителя частоты соединены со вхоцами устройства индикации, выход делителя частоты соединен с одним из входов из - мерителя амплитуды пика массы, а со входом двоично-десятичного счетчика, выходы разрядов которого соединены с другими входами устройства индикации, входами кода одного числа схемы сравнения и входами т -.разрядного регистра, выходы которого соединены со входами кода другого числа схемы сравнения, выход которой соединен с одним из вхоаов блокаразреше1шя измерения амплитуды пика массы, выход которого соединен со входом зсписи разрядного регистра. 3. Устройство по пп, 1 и 2, отличающееся тем, что измеритель амплитуды пика массы со- держит схему аналого-цифрового преобразования (АЦП), дополнительную схаму сравнения, разрядный регистр, триггер и cJteMy ИЛИ, причем аналоговый вход схемы АЦП соединен с источником сигнала спектра масс, цифровой вход схемы А ЦП соединен с выходом блока совпадения, цифровые выходы схемы АЦП соединены со входами кода одного числа дополнительной схемы сравнения, входы, кода другого числа которой соединены со входами устройства индикации и выходами т - разрядного регистра, входы которого соединены с цифровыми выходами схемы АЦП, а вход записи соединен с одним из выходов дополнительной схемы сравнения, другой выход которой соединен с одним из входов схемы ИЛИ, другой вход которой соединен с выходом делителя частоты, выход схемы ИЛИ соединен с установочным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом устройства индикации, единичный выход триггера соединен с третьим входом блока совпадения, а нулевой выход триггера - с одним из входов устройства индикации.

Источники ннформацни, принятые во внвманяе при экспертнзе

1. Волков Ю. А, и Бродсккй Е. С.,

Лукашенко И. М. Приборы н технтга 5 с. 10О-103.

экспер &;екта, 1975, № 2, с. 176180.

2. Средства ко1ггроля н регулирования М., Химия, 1974.

V.

c.w

17

Ю

ife«

1 «-f

S

-f.

л П I

- i

I A. г-ф h i

Г

-)

.-:- . л-.Л. :,.- :j,

651239

, fff / и

. . V;;- ; ; , у

Лцп

UtH

r,f

«

Cfpoc

ПреоЗр

ff/ efffp.