Блок автоматического выбора преде-лОВ изМЕРЕНия РЕгиСТРиРующЕгО уСТ-РОйСТВА MACC-СпЕКТРОМЕТРА C ABTOMA-ТичЕСКиМ пЕРЕКлючЕНиЕМ чуВСТВиТЕль-НОСТи шКАл Советский патент 1981 года по МПК H01J49/30 

(54) БЛОК АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫБОРА ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ РЕГИСТРИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА МАСС-СПЕКТРОМЕТРА С АВТОМАТИЧЕСКИМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ШКАЛ

(|юрмирователи, связанные через дифференцирующие цепочки с усилителями ионных токоз 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 коллектора, 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 с; емами сравнения, а выходы - со схемой совпадения кодов.

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

Это обусловлено тем, что с помощью счетчика, связанного через услитель-формирователь с усилителем ионного тока первого по ходу разверки масс-спектра коллектора и регистра памяти, можно запомнить число пиков, пришедших на этот коллектор. Используя же ячейки памяти, мультиплексоры, второй счетчик и схемы совпадения кодов, можно запомнить .для каждого пика предел измерения, на котором он должен регистрироваться. С приходом пиков на второй коллектор для каждого .из них включается необходимый предел измерения независимо от расстояния между коллекторами, т.е, числа пиков, могущими поместиться между ними при развертке масс-спектра.

На фиг, 1 изображена-; функциональная схема блока автоматического выбра пределов измерения.регистрирующего устройства; на фиг.2 - временные диаграммы поясняющие работу отдельных узлов блока.

Блок автоматического переключения пределов измерения регистрирующего устройства содержит счетчики 1/1 и Ij, Дифференцирующие цепочки 2 и 22, источники 3 и 3,7 опорного напряжения, узлы 4 и 4, фиксации амплитуды, дешифратор 5, усилителиформирователи 6 и 6 , схемы 7.. ..7 сравнения, схемы 8 ... 8 сравнения ячейки 9 ...9)f памяти, мультиплексоры lOi ... 10,, схему 11 совпадения

кодов, переключатели 12...12 и устройство 13 управления.

К выходам усилителей постоянного тока двух коллекторов (УПТ и УПТ) подключены дифференцирующие цепочки 2, С выходами которых связаны усилители-формирователи 6, позволяющие фиксировать нарастание и спад ионных 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 регисрирующего прибора, причем . N М - 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 L - 1

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 сравнени а выходы -с мультиплексорами 10, число которых равно числу схем сравнения. Управляющие входы мультиплексоров 10 соединены с выходами счетчика 1. Для каждой из 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 11 дает разрешение на последовательное 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 , а на щель второго коллектора - MV+ К, причем, максимальная разница массовых чисел равна К. Тогда на выходе усилителя постоянного тока УПТ, подключенного к первому коллектору, образуется сигнал, изображенный на фиг.2а. Этот 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 из схе Ьравнения не сработает. Если сигнал больше этого уровня, то срабатывает либо одна из схем сравнения, либо несколько, в зависимости от величины сигнала. Сигналы с выходов каждо из схем сравнения подаются на одноименные ячейки 9 памяти. Одновременно сигнал с УПТ диффе ренцируется цепочкой 2 (фиг.26) и формируется усилителем-формирователе 6 в прямоугольный импульс (фиг.2в) Этот импульс поступает на вход двоично-десятичного счетчика 1. Число возможных состояний счетчика выбира ся, по крайней мере,на единицу боль ше числа пиков,могущих поместиться между щелями коллекторной системы, масс-спектрометра. Соответственно дешифратор 5, связанный со счетчиком 1 синтезируется таким образом, что бы приход первого импульса на счетчик неизменял состояния дешифратор Это обусловлено тем, что пик М; служит в качестве метки, послекото рой идет весь процесс автоматическо го выбора пределов измерения . С помощью узла 4j фиксации амплитудр 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 1, состояние счетчика 1 и дешифратора 5 меняется т.аким образом, что в первых ячейках памяти фиксируется информация со схем 3 сравнения о выбранном пределе измерения для дйннсго пика. С приходом нового пика 2 информация о нем перейдет на вторые ячейки . 9j, памяти и. т.д. На второй измерительный коллектор масс-спектрометра также приходят ион ные пучки с массовыми числами К: К - 1; К - 2 и т.д.,однако, в силу отличия амплитуды сигналов, создаваемых данными пучками на выхода УПТ от: М , они регистрироваться не будут хотя вышеуказанные процессы формирования импульсов и запоминания амплитуды сигналов будут пов торяться, а именно: на выходе усилителя-формирователя 6 и дифференциру ющей цепочки 2 2 будут повторяться импульсы, аналогичные nQ форме вышерассмотренных (фиг.26,в) . . С приходом во время развертки мас спектра на второй измерительный коллектор пучка ионов с массовым числом АЛ срабатывают подобные схемы 8 сравнения и информация об амплитуде сигнала с УПТ, соответствующая данному 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 4 фиксации амппитуды, схема 11 сработает и выдаст разрешё ние на счет импульсов в счетчике Iji. С приходом следующего пика М- сигнал с усилителя-формирователя 6 поступает в счетчик 12.и изменяет его состояние, С выхода счетчика эта информация поступает на управляющие входы мультиплексоров 10, которые вырабатывают сигналы, соответствукицие состояниям всех первых ячеек Я.... .9, памяти и т.д. Выходнь1е 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 измеренир служит устройство 13 управления, связанное со счетчиком 1. С приходом пика, соответствующего массовому числу М, - 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 перЕых. Ко.гда число пиков, пришедиих на второй коллектор, зарегистрированных счетчиков 1 совпадает с числом, записанным в устройстве 13 управления, оно переводит счетчик 1 в исходное состояние и цикл повторится снова. Блок автоматического выбора проделов измерения конструктивно упрощает регистрирующее устройство массспектра, так как отпадает необходимость в применении специальной коллекторной системы с дополнительным коллектором и появляется возможность использования указанного блока в обычных двухлучевых масс-спектро- етрах без каких-либо конструктивых переделок коллекторной системы. Формула изобретения Блок автоматического выбора преелов измерения регистрирующего устойства масс-спектрометра с автомаическим переключением чувствительости шкал, содержащий схемы сравнения, соединенные с ячейками памя- . ти 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 устройство управления, при этом, счетчики связаны с выходами усилителейформирователей и устройством управления, дешифратор связан с выходами счетчика, соединенного через усилитель-формирователь с первым по ходу развертки масс-спектра усилителем ионного тока, мультиплексоры связаны с ячейками памяти и выходамивторого 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 - со схемой совпадения кодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3288994, кл. 250-41.9, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР № 335599, кл. G 01 N 27/62, 1970 (прототип),-.

I