Устройство для измерения параметров масс-спектров

ыгягфл 1 сннял аль )ъЕ э ч ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДНЕЛЬС 1 ВУ о 1651239 Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Кл,5 01 й 27/62 Б 01 О 59/44 осудврвтвенный комитет СССР ев делам нзвбретеннй н атнрытнйОпубликовано 06.03.79 Бюллетень9 Дата опубликования описания 08.03.79 С. Вэрэццц И. Слобэденю А. Н, 1 еляпин, Л. Т. и В. М. орисэв 2) Авт сов етения(71) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ДЯ ИЗМГРН 1 Я ПАРАМЕТРОВ М АСС-С П Е.;К ТРОВ Изобретение относится к устройст.вам для измерения параметров масс- спектров, Оно может быть использовано в масс-спектрометрах с последовательнэй вэ времени разверткэй спектра масс (например, в квадрупольных масс-спектрэметрах)Известны устройства для измерения параметров масс-спектров, применяемые для первичной обработки мессспектрометрической информации 1) .Наиболее близкое по технической сущности к предложенному устройство 2) содержит измеритель номера массы, измеритель амплитуды пика данной массы, синхрониэирующий генератор и устройство индикации результатов измерения, соединенное с выходами измерителей номера и амплитуды пика массы. На вход измерителя номера массы подан электрический аналоговый сигнал - Оеь пропорциональный номеру массы, в на вход измерителя амплитуды-сигнал спектра масс Осм Момент достижения максимума пика фиксируется в этомустройстве ца основании пэстэяцствв длительцэсти масс-спектрометрическцх пиковотработкой постоянного временного ин-тервалв с помощью синхронизирующегогенератора. Однако постоянство длительности масс-спектрометрическихпиков может иметь место лишь при строгой линейности развертки спектров массвэ времени, что практически никогдастрэгэ це выпэлцяется, а в ряде случаев и принципиально. не выполнимо.Поэтому момент поступления максимума интенсивности масс-спектрометрического пика определяется с погрешностьн и, следовательно, неточно определяются амплитуда и номер массы,11 ель изобретения - повышение точности и надежности измерения,Поставленная цель достигается тем,что предложенное устройство для измерения параметров масс-спектровснабжено блоком разрешения измерения амплитуды лика массы, например,триггером, и блоком совпадения, например схемой "И", Прн этом одиниэ выходов измерителя номера массысоединен с одним иэ входов измерителя амплитудь пика массы, другой выход измерителя номера массы соединен с одним из входов блока разрешенияизмерения амплитуды пика массы,второй вход которого соединен с выходом устройства индикации и со вторым входом измерителя амплитуды пика. Выход блока разрешения амплитуды пика соединен с одним из входовблока совпадения и одним из входовизмерителя номера массы, второй входблока совпадения соединен с другимвыходом измерителя амплитуды пикамассы. Третий вход блока совпадениясоединен с выходом синхронизируюп;егогенератора, а выход блока сэвпздециясо входом измерителя амплитуды пикамассы,Кроме того, в устройстве для измерения параметров масс-спектров измеритель номера массы содержит схему"И", О - разрядный счетчик, схемуаналого-цифрового сравнения (АЦС),схему сравнения, в - разрядный регистр, двоично-десятичный счетчик иделитель частоты, При этом олин извходов схемы "И" соединен с выходом синхронизирующего генератора,другой вход схемы "И" соединен свыходом схемы АЦС, выход схемы"И соединен со входами л - разрядного счетчика и делителя частоты .Выходы разрядов л - разрядного счетчика соединены с цифровыми входамисхемы АЦС, аналоговый вход которойсоединен с источником сигнала Они,пропорционального номеру массы. Выходы делителя частоты ( "( ", ф - .ф") соединены со входамиустройства индикации, а выход(делителя частоты соединен со входомдвоично-десятичного счетчика. Выходы разрядов счетчика соединены сдругими входами устройства индикации,входами кода одного числа схемы сравнения и входами т- разрядного регистра, выходы которого соединены совходами кода другого "числа схемы сравнения, Выход последней соединен содним иэ входов блока разрешения иэмерения амплитуды пика массы, выход которого соединен со входомзаписи гп 4 - разрядцэгэ регистра. Вы) " делгеля частэты сээдццец 5 1 О 35 20 25 30 35 40 45 50 55 с одним из ьхэдэв измеркгеля амцли туды пика,Измеритель амплитуды пика массысодержит схему аналого-ццфрэвэгэ преэбразэвация (АЦП), дэпэлцигельцуюсхему сравнения,л- разрядный регистр,триггер и схемуИЛИ". При этоманалоговый вход схемы АЦП соединенс источником сигнала спектра массО, цифровой вход схемы АЦП соединенс выходом блока совпадения, цифровыевыходы схемы АЦП сэедццены сэ вхэдамц кода одного числа дэпэлнительцэй схемы сравнения. Входы кэда другого числа схемы сравнения соединенысэ входами устройства индикации ц выходами е- разрядного регистра, входыкоторого соединены с цифровыми выходами схемы АЦП, а вход записи соединен с одним из выходов дэпэлнительнэй схемы сравнения, другой выход кэтэрэй соединен с одним из входов схемы ИЛИ".Другой. вход схемы ИЛИ соединен свыходомъ " делителя частэты, выхэд схемы "ИЛИ" соединен с установочным входом триггера, вход сбрэсакоторого сэедццен с выходом устройства индикации. Единичный выход триггера соединен с третьим входом блэка совпадения, а нулевэй выход триггера - с одним из вхэдэв устройстваиндикации.На фиг, 1 предс явлена укрупц.ццаяструктурная схема устройства для измерения параметров масс-спектров,содержащая измеритель 1 номера массы, измеритель 2 амплитуды пика массы, синхрэцизцрующий гецератэр 3,устрэйствэ индикации 4, блэк 5 разрешения измерения амплитуды пик .массы и блок сэвпадеция 6,На фиг, 2 показана пэдрэбцаяструктурная схема устройства для измерения параметрэв масс-спектрэв, содержащая синхрэнизирующий генератор 3, блэк сэвпадецця 6, блэк 5 разрешения измерения амплитуды пикамассы, устройство индикации 4, схемуАЦС 7, делитель част ты 8, двэцчцэдесятичцый счетчик 9, Е 4- разрядныйрегистр 10, схему сравнения 11, схему АЦП 12, е- разрядный регистр13, дополнительную схему сравнения14, схему ИЛИ 15, триггер 16, схемуИ" 17, й - разрядный счетчик 18.На фиг, 3 предсгавлецы эпюрынапряжений в узловых гэчках устройства измерения параметров масс-спек651239 уровня, то ца единицу увеличивается содержимое двоично-десятичного счетчика 9.4 ОСхема сравнения 11, необходимая для определения изменения номера массы по сравнению с предыдущим измерением, сравнивает новое содержимое счетчика 9 с содержимым м 4 - разрядного регистра 10 и, если код, записанный в счетчике 9, больше кода в регистре 10, схема сравнения 11 выдает сигнал на блок 5 разрешения изменения амплитуды пика массы, сигнал с выхода которого запишет в регистр 10 код нового значения номера массы и разрешит прохождение импульсов от синхроиизируюшего генератора 3 на измеритель 2 амплитуды через блок совпадения 6, Схема АЦП 12 под действием этих импульсов производит преобразование электрического аналогового сигнала 45 50 55 тров: а - электрический сигнал Они, пропорциональный номеру масс; б - сигнал спектра масс Оси( показан олин пик 1 - й массы); в - сигнал на выходе " -с " делителя частоты;сигнал на выходе=делителя часто ты; 3 - 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 измерения параметров масс-спектров работает следующим образом.Пусть в некоторый произвольный момент 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 АЦС 7 производит сравнение кода, записанного в 11 - разрядном счетчике 18, с аналоговым сигналом Онм . Если код счетчика 18 больше напряженияОнуч, на входе схемы И 17 присутств,ет запрещающий сигнал, в противном случае - разрешающий сигнал, Это позволяет синхронизируюшему генератору 3 ув еличить на единицу содержимое счетчике 1 8 и делителя частоты 8. Если на выходе-делителя частоты появляется сигнал высокого 10 15 О 25 ЭО 35 6спектра масс Оич (см. график 5 цофиг, 3) в код, значение катерин осравнивается в дополнительной схемесравнения 14 с кодом, хранящимся вЮ - в разрядном регистре 13. Если код,хранящийся в регистре 13, меньше илиравен коду на выходе схемы А 11 П 12,тогда в регистр 13 заносится по сигналу 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, запрешающий прохождение импульсов от задаюшего генератора 3 через блок совпадения 6 и разрешающий работу цифрового устройства индикации 4, осушествляюшего 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 помошью 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 слодуюшего нового найденного значения номера массы, соответствующего очередному пику в спектре масс.Если измеритель амплитуды пика це найден вершины пика массы (это будет в тех случаях, 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 це следует ожидать (см, графики фиг. 3). Точность измерений, проиэводимых предложенным устройством для измерения параметров масс-спектров, тем выше, чем выше частота опроса (т. е. частота генератора 3) 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 позволитсущественно (в 5 - 10 рвз) поднятьточность измерения параметров мвсс-спектров, представляя его в цифровой форме,что позволяет вводить этн данные также в ЭВМ. 5 10 20 25 Формула изобретения 1, Устройство для измерения параметров масс-спектров, содержащее измеритель номера массы, вход которого соединен с источником электрического сигнала, пропорционального номеру массы, чзмеритель амплитуды пика массы, вход которого соединен с источником сигнале спектра масс, синхрониэирующий генератор и устройство индикации, соединенное с выходами измеоителей номера и амплитуды пика массы, о т л и ч а ю щ е е с я 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 номе ра массы соединен с одним из входов измерителя амплитуды пика массы, другой выход измерителя номера массы соединен с одним иэ 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 измерения амплитуды .пика соединен с одним из входов блока совпадения и одним из входовизмерителя номера массы, второй вход блока совпадения соединен с другим выходом измерителя амплитуды пика массы, третий вход блока совпадения соединен с выходом синхроиизирующего генератора, в выход блока совпадения соединен со входом измерителя амплитуды пика массы. 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем что измеритель номера массы содержит схему И о - разрядный счетчик, схему аналогоцифрового сравнения (АЦС), схему сравнения, Ф 1 -разрядный регистр, двоично-десятичный счетчик и делитель частоты, причем один иэ входов схемы И соединен с выходом синхронизнрующего генератора, другой вход схемы И" соединен с выходом схемы АЦС, выход 30 35 40 45 50 55 схемы И соединен с входами в - разрядного счетчика и делителя частоты, выходы рвзрялов и - разрядного счет- чика соединены с цифровыми вхолами схемы АЦС, аналоговый вход которой соединен с источником сигнала, пропорционального номеру массы, выходы ( ) - ,) делителя часто ты соединены со входами устройства индикации, выходделителя частоты соединен с одним из входов из мерителя амплитуды пика массы, а вы ход (со входом двоично-десятичного счетчика, выходы разрядов которого соединены с другими входами устройства индикации, входами кода одного числа схемы сравнения и входами ги 4 - .разрядного регистра, выходы которого соединены со входами кодал другого числа схемы сравнения, выход которой соединен с одним из вхоцовблокаразрешения измерения амплитуды пика массы, выход которого соединен со входом записи е,1 в разрядного регистра,3, Устройство по пп, 1 и 2, о т - личающееся тем,чтоизмернтель амплитуды пика массы содержит схему аналого-цифрового преобразования (АЦП), дополнительную схему сравнения, а- разрядный регистр, триггер и с%ему "ИЛИ", причем аналоговый вход схемы ДЦП соединен с источником сигнала спектра масс, цифровой вход схемы АЦП 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 1 п - разрядного регистра, входы которого соединены с цифровыми выходами схемы АЦП, в вход записи соединен с одним нэ 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, в нулевой вы ход триггера - с одним иэ входов устройства индикации.9Источники информаиииприиитыя во виимаиие при экслертизе1. Волхов Ю. А, и Бродский Е. С., Лукашенко И. М. Приборь и техника 651239 10эксперимента", 1975, М 2, с. 176180,2. "Средства контроля и регулирования яял ЯЯ 1 9 7Ю с. 100-103.651239 с Составитель Н. Алимоваедактор Т. Орловская Техред С. Мигай Корректор А. анко шаз 795/40 д. 4/ ал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 1089 ЦНИИПИ Государственно по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Подписное о комитета СССР и открытий аушская наб