DE3419739A1

DE3419739A1 - Atomabsorptionsspektrophotometer

Info

Publication number: DE3419739A1
Application number: DE19843419739
Authority: DE
Inventors: Peter Studlands Park Newmarket Suffolk Morley; Trevor John Over Cambridge Stockdale
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1983-06-06
Filing date: 1984-05-26
Publication date: 1984-12-06
Anticipated expiration: 2004-05-27
Also published as: SE8402984D0; GB8315472D0; AU2906084A; SE8402984L; IT8421232A1; GB2141220A; FR2547052B1; IT8421232A0; AU564819B2; DE3419739C2; JPS607343A; FR2547052A1; GB2141220B; IT1176246B

Description

PHB 32 983 / Lf 5.5.1984

Atomabsorptionsspektrophotometer

Die Erfindung betrifft ein Atomabsorptionsspektrophotometer mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Resonanzabsorptionslinie eines oder mehrerer Atomelemente, mit einem Monochromator zum Durchlassen von Strahlung einer ausgewählten Wellenlänge eines oder mehrerer Atomelemente, mit einer Wellenlängensteuereinrichtung, die zum Einstellen des Monoehromators auf die ausgewählte Wellenlange auf die zugeführte Wellenlängeninformation anspricht, mit einem Mikroprozessor, einem Speicher mit Wellenlängeninformation

IQ an einer Stelle, die einem oder mehreren Atomelementen einer Anzahl der Lichtquellen zugeordnet ist, und mit Mitteln für den Mikroprozessor zum Identifizieren dieses einen oder mehrerer Atomelemente der Lichtquelle, in der der Mikroprozessor zum Anlegen von Wellenlängeninformation aus dem Speicher für ein Atomelement mit einer derartigen Identifikation an die Wellenlängensteuereinrichtung angeordnet ist.

Bin Spektrophotometer nach obiger Beschreibung ist in der GB-Patentanmeldung 8133968 angegeben.

Das in dieser Anmeldung beschriebene Spektrophotometer besitzt eine Lichtquelle mit einem Stromkreis mit Widerständen im Lampensockel und enthält eine Me»schaltung zum Identifizieren der einzelnen, von der Lampe ausgestrahlten Wellenlängen aus dem Wert der Widerstände, d.h. der einzelnen Atomelemente mit charakteristischer Linienstrahlung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atomabsorptionsspektrophotometer mit einer alternativen Anordnung zum Identifizieren der Atomelemente der Lampe zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit einem Atomabsorptionsspektrophotometer eingangs erwähnter Art dadurch gelöst, dass die Lichtquelle optisch codiert ist, wobei der Code eines oder mehrere Atomelemente darstellt, und dass das Spektrophoto-

PHB 32 983 £ S 5.5.

meter weiter einen Optikcodeleser und Mittel zum Anlegen eines Ausgangssignals oder von Ausgangssignalen aus dem Optikcodeleser an den Mikroprozessor enthält, der dadurch das eine oder mehrere Atomelemente identifizieren kann.

In einer ersten Ausführungsform kann an der Lichtquelle eine Karte mit einem optischen Code befestigt sein, und ist der Optikcodeleser mit einem Schlitz versehen, in den die Karte zum Lesen des Codes eingeführt wird. In einer anderen Ausführungsform kann die Lichtquelle mit einem Schild auf seiner Aussenflache versehen sein, auf dem der Optikcode angebracht ist.

Das Spektrophotometer kann weiter einen Lampenrevolver für eine Anzahl von Lichtquellen enthalten und es kann für jede Lampenstellung auf dem Revolver ein Optikcodeleser vorgesehen sein.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Spektrophotometer, in dem der Optikcode weiter die Daten über den Lampenbetriebsstrom enthält, wobei das Spektrophotometer eine Lampenstromquelle enthält und der Speicher Lampen-Strominformation führt, wobei der Mikroprozessor derart ausgelegt ist, dass er die Lampenstromquelle steuert und dabei zusammen mit der Lampenstrominformation aus dem Speicher weitere Lampenstrominformation aus dem Optikcode über den Optikcodeleser verwendet.

Eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analyse zum Analysieren einer oder mehrerer Proben in bezug auf ein Atomelement einer Lampenaufstellung lässt sich mit dem Mikroprozessor steuern, der zur Verwendung eines festgespeicherten Informationsvorrats in einem SchreibZ-Lesespeicher zumindest für die Dauer dieser Analyse bedingt ist, wobei der Datenvorrat Atomelementinformation einschliesslich der Wellenlängeninformation, die aus dem Festwertspeicher für dieses Atomelement abgeleitet werden kann, sowie Probeninformation, die an anderer Stelle für diese eine oder für mehrere Proben ableitbar ist, enthält.

Das Spektrophotometer kann Halterungen für mehr als jeweils eine Lichtquelle mit optischen Codelesern, die für

PHB 32 983 X (θ 5-5.1984

jede so gehaltene Lichtquelle vorgesehen sind, wobei die Ausgänge der Optikcodeleser mit dem Mikroprozessor verbunden sind, und Positionierungsmittel zum Positionieren jeweils einer Lampe der so im optischen Veg des Monochromators gehaltenen Lampenaufstellungen enthalten, und dass eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analysensequenz zum Analysieren dieser einen oder mehrerer Proben in bezug auf abwechselnd jedes Atomelement eines Atomelementsatzes, in dem die Lichtquelle für jedes Atomelement des Satzes einen Teil einer erwähnten Lampenaufstellung bildet, vom Mikroprozessor, der zur Steuerung der Halte- und Positionierungsmittel zum Positionieren einer Lampe, die die Apsorptionslinie eines jeden Atomelements des Elementensatzes abwechselnd im Optikweg des Monochromators ausstrahlt, und vom Mikroprozessor gesteuert wird, der zur Verwendung abwechselnd eines jeden einer Anzahl von Informationssätzen ausgelegt ist, wobei ein Informationssatz jedem Atomelement des erwähnten Elementensatzes zugeordnet ist, wobei die Anzahl von Informationssätzen im Schreib/Lesespeicher zumindest für die Dauer der erwähnten Analysensequenz festgespeichert ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer Resonanzlinienlichtquelle in Form einer Hohlkathodenlampe mit einem einzigen Element, auf deren Aussenfläche ein optischer Code angebracht ist;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Hohlkathodenlampe mit einem daran befestigten Schild mit einem optischen Code;

Fig. 3 einen Lampenrevolver, der vier der in Fig.

dargestellten Lampen und vier Optikcodeleser trägt, Fig. 4 eine Blockschaltung eines Atomabsorptions-

spektrophotometers für vier Lampenaufstellungen nach Fig.2, und Fig. 5 ein Ablaufdiagramm einer Operation des Spektrophotometers nach Fig. 4.

In Fig. 1 enthält eine Resonanzlinienlichtquelle

in Form einer Hohlkathodenlampe HCL mit einem einfachen

PHB 32 983 & 3" 5.5.1984

Element eine Hohlkathodenelektrode CA und eine Anodenelektrode AN mit einem abgedichteten Gehäuse SE. Ein Sockel BA ist am Gehäuse SE befestigt und trägt zwei Anschlusstifte P1 und P2, an die die Anode AN und die Kathode CA angeschlossen sind und welche Stifte aus dem Sockel BA herausragen. Diese Anschlusstifte verbinden eine Lampenstromquelle LPS (siehe Fig. k) mit der Anode AN und mit der Kathode CA.

Ein Schild LA mit einer optischen Strichmarkierung ist am Gehäuse SE der Hohlkathodenlampe HCL befestigt.

Die optische Strichmarkierung enthält die Daten des Atomelementes der Lampe und kann auch die Information über den erforderlichen Strom für die Lampe HCL aus der Lampenstromquelle LPS enthalten. Ein Optikcodeleser OCS dient

,π zum Lesen des Codes am Schild LA und erzeugt ein vom Code abhängiges elektrisches Ausgangssignal, das an einen Mikroprozessor /uP im Spektrophotometer gelangt (siehe Fig.4).

In Fig. 2 ist ein anderer Lampenaufbau mit einer Hohlkathodenlampe HCL mit einem daran befestigten Schild dargestellt, das mit einer Schnur ST durch eine Öffnung in einer Zunge LU am Sockel BA der Lampe HCL daran befestigt ist. Das Schild CC trägt einen optischen Code, der die Daten des Atomelements der Lampe und weiter des LampenbetriebsStroms enthält.

Da optische Strichmarkierungen und Strichmarkierungsleser in vielen Bereichen Verwendung finden, beispielsweise zum Codieren und zum automatischen Ablesen von Waren in Supermärkten, kann jede Form optischer Codierung und von geeignetem Leser verwendet werden. Es ist möglich, das Schild CC durch Löcher zu codieren und durch einen optischen Weg des Instruments derart zu führen, dass beim Durchgang der Löcher im Schild durch den optischen Weg der Spektrophotometerdetektor ein Signal erzeugt. Dieses Signal kann dem Mikroprozessor zugeführt werden und zur Bestimmung der eingesetzten Lampe decodiert werden. In diesem Fall wäre es notwendig, die Lampe mit einem Strom zu speisen, der für alle Lampen sicher ist und darauf den Strom auf den spezifizierten Wert zu erhöhen, wenn der Code gelesen ist

PHB 32 983 X S 5.5.1984

Auch könnte eine Lochkarte mit getrennter Lichtquelle und getrenntem Detektor verwendet werden. Das Schild CC könnte durch einen Körper mit einer verschiedenen Form ersetzt werden, wie z.B. durch einen Balken oder einen Stab mit dem optischen Code.

In Fig. 3 ist ein Revolver TU in Form eines Drehtellers dargestellt, der vier Lichtquellen HCL1 bis HCL4 und vier Codeleser OCR1 bis 0CR4 trägt. Die Lichtquellen HCL1 bis HCL4 sind vom Typ nach Fig. 2 und die Codeleser OCR1 bis OCR4 haben je einen Schlitz CCS1 bis CCS4, in die die codierten Schilder CC1 bis CC4 eingeführt werden. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass die Anwesenheit eines Schilds ununterbrochen überwachbar ist und dass der eingesetzte Lampentyp daher ebenfalls ununterbrochen überwacht werden kann. Sogar ohne die ununterbrochene Überwachung des optischen Codes lässt sich leicht detektieren, ob eine Lampe aus einem Sockel entfernt ist, indem der Strom der Lampenstromquelle LPS überwacht wird, da beim Entfernen der Lampe der zugeführte Strom zu diesem Sockel auf Null fällt.

Da die an Hand der Fig. 1 und 2 beschriebenen

Lampenanordnungen Hohlkathodenlampen mit einfachen Atomelementen sind, können andere Lampen zum Erzeugen von Resonanzabsorptionslinien eines oder mehrerer Atomelemente gleichfalls verwendet werden. Derartige Lampen umfassen Hohlkathodenlampen mit mehreren Elementen und elektrodenfreie Entladungslampen.

In Fig. k ist ein Atomabsorptionsspektrophotometer mit vier Hohlkathodenlampen HCL1 bis HCL4 mit einfachen Atomelementen entsprechend der Lampenanordnung HCL nach obiger Beschreibung der Fig. 2 dargestellt, die mit je einem Optikcodeleser OCR1 bis OCR4 verbunden sind, deren Ausgänge an einen Mikroprozessor /uP angeschlossen sind. Die vier Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4 sind in einen Revolver TU aufgenommen, der durch die Revolversteuereinrichtung TUC zum jeweiligen Positionieren einer ausgewählten Lampenanordnung der vier Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4 im optischen Weg des Spektrophotometers gesteuert wird.

PHB 32 983 & 3 5.5.1984

Fig. k zeigt die Lampenanordnung HCL1 im optischen Weg. Die von der Lampenanordnung HCLI gelieferte Strahlung geht durch die jeweilige Kathode CAl über einen Zerstäuber AT, der vom herkömmlichen Flammentyp oder vom elektrothermischen Ofentyp sein kann. Vom Spektrophotometer zu analysierende Proben werden in den Zerstäuber AT aus einem automatischen Probenwähler AS eingegeben, der von der automatischen Probensteuereinrichtung ASC betrieben wird, und der Zerstäuber wird von der Zerstäubersteuereinrichtung ATC betrieben. Nach dem Durchgang durch den Zerstäuber AT erreicht die Strahlung einen Monochromator MN. Die Wellenlänge der den Monochromator MN durchsetzenden Strahlung wird von der Wellenlängensteuereinrichtung MWC ausgewählt und der Bandpass, d.h. die Schlitzbreite, des Monochromators MN wird von der Schlitzsteuereinrichtung MSC gewählt. Ein Photomultiplikationsröhrendetektor DET erzeugt ein elektrisches Signal, dessen Amplitude der Intensität der aus dem Monochromator MN austretenden Strahlung proportional ist, und ein logarithmischer Wandler LG liefert ein verstärktes Signal proportional dem Logarithmus des Ausgangs des Detektors DET. Die Konzentration des Atomelements, gegen die die in den Zerstäuber AT eingegebenen Proben analysiert werden, ist im wesentlichen dem Ausgangssignal des logarithmischen Wandlers LE proportional.

Die zwei Elektroden einer jeden der Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4 sind an die Lampenstromquelle LPS angeschlossen, wobei nur die Hohlkathodenelektroden CAl usw. in der Figur in jedem Falle mit einer einzigen Verbindung schematisch dargestellt sind. Im Betrieb des Spektrophotometers lesen die Optikcodeleser OCR1 bis OCR^ den Optikcode auf den Schildern CC1 bis CC4 auf den Lampen HCL1 bis HCL4, sobald die Schilder eingeführt sind. Danach wird diese Messung als eine Hintergrundprüfung wiederholt, die unterbrochen wird, wenn es für ein analoges Signal aus dem Spektrophotometer, z.B. dem Ausgang des logarithmischen Wandlers LG, notwendig ist, es an den Mikroprozessor über den Analog-Digital-Wandler ADC zuzuführen. Die Hintergrundprüfung kann z.B. dazu verwendet werden, ein Fehlersignal

PHB 32 983 X Af) 5.5.1984

zu liefern, wenn in einer erforderlichen Position keine Lampe vorhanden ist.

Ein Mikrocomputer MCP umfasst den Mikroprozessor /uP, einen flüchtigen Schreib/Lesespeicher RAM zur Zwischenspeicherung von Daten zum Verarbeiten vom Mikroprozessor /up sowie einen ROM-Speicher zum Speichern der Programminformation zum Konditionieren des Betriebs des MikroprozessorsyuP, Der ROM-Speicher ist mit Vorteil ein Festwertspeicher. Der Bus BS verbindet den Mikroprozessor /UP mit dem Schreib/-Lesespeicher RAM, mit dem Festwertspeicher ROM, mit dem Analog/Digital-Wandler ADC, mit der Verriegelungsschalteinrichtung LH, mit der Lampenstromquelle LPS, mit der Revolversteuereinrichtung TUC, mit der automatischen Probensteuereinrichtung ASC, mit der Zerstäubersteuereinrichtung ATC, mit der Schlitzsteuereinrichtung MSC und mit der Wellenlängensteuereinrichtung MWC₀

Neben der Programminformation enthält der Festwertspeicher ROM auch Atomelementinformation einschliesslich spezieller Wellenlängeninformation an einer Stelle im Speicher, die mit dem jeweiligen Atomelement einer jeden einer Anzahl Hohlkathodenlampenanordnungen mit einem einzigen Atomelement zugeordnet ist, mit denen das Spektrophotometer verwendet werden kann. Es können mehr als sechzig derartiger Hohlkathodenlampenanordnungen mit einfächern Atomelement vorgesehen sein, aber zu jedem Zeitpunkt kann eine oder können mehrere dieser Lampenanordnungen beispielsweise die vier Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4, im Spektrophotometer angeordnet sein, wobei ihre Schilder in die Codeleser OCR eingeführt sind. Der MikroprozessoryuP ist zum Identifizieren des Atomelements der einen oder einiger Lampenanordnungen konditioniert. Bei den vier Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4 nach Fig. h spricht diese Identifikation auf den Ausgang der Optikcodeleser OCR1 bis OCR4 an, die abwechselnd vom Mikroprozessor über die Sperr-Schaltungseinrichtung LH abgefragt werden. Der Mikroprozessor /uP dient weiter zum Anigen von Wellenlängeninformation aus dem Festwertspeicher ROM an die Wellenlängensteuereinrichtung für diejenige der einen oder einiger Lampen-

PHB 32 983 & λ* 5.5.1984

anordnungen, deren Atomelemente identifiziert sind und deren Lampe sich weiter im optischen Weg des Monochromators befindet. Der Revolver TU und die Revolversteuereinrichtung TUC umfassen Mittel, die es dem Mikroprozessor /UP ermöglichen, die im optischen Weg des Monochromators befindliche Lampe zu identifizieren.

Der Festviertspeicher ROM enthält auch Lampenstrominformation. Der Mikroprozessor /uP dient zum Steuern der Lampenstromquelle LPS und benutzt diese Lampenstrominformation für die eine oder einige Lampenanordnungen, deren Atomelemente über die Optikcodeleser OCR identifiziert werden. Es ist für den MikroprozessoryuP vorteilhaft, die aus dem Optikcode über die Optikcodeleser OCR abgeleitete Höchstlampenstrominformation zusammen mit der aus dem Festwertspeicher ROM abgeleiteten Lampenstrominformation zur Steuerung der Lampenstromquelle LPS zu verwenden. Venn der Optikcode keine Elemente enthalten hat, die Daten des Höchstlampenbetriebsstroms der jeweiligen Lampenanordnungen darstellen, kann die Lampenstrominformation im Festwertspeicher ROM nur an solchen Stellen darin enthalten sein, die mit dem jeweiligen Atomelement einer jeden der Anzahl von Hohlkathodenlampenanordnungen zusammenhängen, mit denen das Spektrophotometer verwendbar ist, und könnte den Betriebsstrom für die jeweiligen Lampen völlig bestimmen.

Für eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analyse zum Analysieren einer oder mehrerer Proben in bezug auf das einzelne Atomelement einer der Anzahl von Hohlkathodenlampenanordnungen, für die Information im Festwerspeicher ROM gespeichert ist, sind sowohl Atomelementinformation und mit der Probe zusammenhängende Information erforderlich. Automatischer Betrieb des Spektrophotometers wird dadurch vereinfacht, dass beide Informationsarten zusammengebracht werden und einen Informationssatz bilden, der zumindest für die Dauer dieser Analyse in einem nichtflüchtigen Schreib/Lesespeicher NVM gespeichert wird. Der Mikroprozessor/uP wird über den Bus BS mit dem Speicher NVM verbunden und muss diesen Informationssatz zur Steuerung dieser Analyse verwenden.

PHB 32 983 if AO 5.5.1984 ·.·

Die Daten des Atomelements für jeden Informationssatz im Speicher NVM ist aus dem Festwertspeicher ROM ableitbar und wird darin vom Mikroprozessor yuP bei der Identifikation des Atomelements der jeweiligen Lampenanordnung eingegeben. Diese Atomelementendaten enthalten die bereits erwähnten Wellenlängendaten zusammen mit Schlitzbreitendaten zur Anwendung in der Schlitzsteuereinrichtung MSC. Wenn der Zerstäuber AT vom Flammentyp ist, enthalten die aus dem Festwertspeicher ROM ableitbaren Atomelementdaten Identifizierungsdaten für die Brennstoffart und die Verbrerinungsgeschwindigkeit zur Verwendung in der Zerstäubereinrichtung ATC und können auch Messzeitdaten enthalten. Die Zeit, über die das Ausgangssignal des Detektors DET, das über den logarithmischen Wandler LG und den Analog/— Digital-Wandler ADT empfangen wird, vom Mikroprozessor/uP zur Störungsunterdrückung dieses Signals gemittelt wird, wird durch die Messzeit bestimmt. Wenn der Zerstäuber AT vom elektrothermischen Ofentyp ist, enthalten die Atomelementdaten wieder Wellenlängendaten und Schlitzbreitendaten und weiter Ofenerwärmungszyklusdaten zur Anwendung in der Zerstäubersteuereinrxchtung ATC sowie Messzeitdaten entsprechend der Spitzenhöhenbestimmung in den Spitzenbereichsergebnissen aus dem Ausgangssignal des Detektors DET. Die Probendaten für jeden Datensatz im Speicher NVM können darin an eine geeignete Stelle vom Benutzer des Spektrophotometers über ein Tastenfeld KPD eingegeben werden, das über den Bus BS mit dem Mikroprozessor /UP verbunden ist. Diese Probendaten enthalten die Anzahl der Proben mit Normal-Konzentration, die sich im Probenwechsler AS befinden, und Daten, die die Konzentration dieser Normalproben identifizieren. Die Möglichkeit der Hintergrundkorrektur, die bekannt ist und daher nicht weiter in dieser Beschreibung erläutert wird, wird wie normal zum Gebrauch im Spektrophotometer vorgesehen und die Probendaten geben in diesem Falle auch an, ob in einer besonderen Analyse Hintergrundkorrektur zu verwenden ist oder nicht. Die Atomelementdaten können auch einen Korrekturbefehl zum Abschalten von Hintergrundkorrektur für Atomelemente ent-

PHB 32 983 yf 43 5.5.1984

halten, für die die Strahlungswellenlänge durch, den Monochromator einen bestimmten Wert übersteigt.

Die Ergebnisse einer Analyse einer oder mehrerer Proben in bezug auf ein einfaches Atomelement werden im flüchtigen Schreib/Lesespeicher RAM des Mikrocomputers MCP zwischengespeichert und ggf. in einem geeigneten Recorder aufgezeichnet, beispielsweise in einem dargestellten Drucker PRI in der Verbindung über den Bus BS mit dem Mikroprozessor /uP, und möglicherweise auch in ein Anzeigegerät (nicht dargestellt) eingegeben.

Es sei hier erwähnt, dass der automatischen Probenwechsler AS von einem Typ ist, der sich spezifisch sowohl für die Verwendung mit einem Zerstäuber AT vom Flammentyp als auch mit einem Zerstäuber AT vom elektrothermischen Ofentyp eignet. Weiter ist die automatische Probensteuereinrichtung ASC normalerweise zum Teil spezifisch für den speziellen automatischen Probenwechsler AS und darin angeordnet, und zum Teil dem Mikroprozessor /uP dauerhaft zugeordnet und im Hauptkörper des Spektrophotometers angeordnet. Bekanntlich können Atomabsorptionsspektrometer zunächst mit einem Zerstäubertyp ausgerüstet werden und zur Verwendung mit dem anderen Typ von Zerstäuber als Zusatzeinrichtung angepasst werden. Zum Beispiel ist ein Atomabsorptionsspektrophotometer bekannt, das zunächst für Verwendung im Brennerbetrieb vorgesehen ist, aber für Verwendung im elektrothermischen Betrieb anpassbar ist; und in diesem Fall wird die Zerstäubersteuereinrichtung ATC für den elektrothermischen Ofen normalerweise als Zusatzeinrichtung zu diesem Ofen vorgesehen und ist nicht im Hauptkörper des Spektrophotometers angeordnet und dauerhaft mit dem Mikroprozessor /uP vorgesehen. Geeignete Sensoren (nicht dargestellt) werden so vorgesehen, dass der Zerstäubertyp AT und der automatische Probenwechsler AS für den geeigneten Betrieb zum Mikroprozessor yuP identifiziert sind. Im erwähnten Fall, in dem die Zerstäubersteuareinrichtung Al¹C als Zusatzeinrichtung zum Spektrophotometer vorgesehen ist, kann es einen eigenen nichtflüchtigen Schreib/Lesespeicher besitzen, der eine Anzahl von Ofen-

PHB 32 983 >< 4M 5.5.1984

erwärmungszyklusdatensätzen enthält, und diese Information, die nach obiger Angabe aus dem Festwertspeicher ROM ableite bar ist, kann stattdessen sich im nicht-flüchtigen Schreib/-Lesespeicher der Zerstäubersteuereinrichtung ATC für den elektrothermischen Ofen befinden, welche Einrichtung als Teil des nicht-flüchtigen Schreib/Lesespeichers NVM mit dem gesamten Datensatz für eine Analyse betrachtet werden kann.

Der nicht-flüchtige Schreib/Lesespeicher NVM hat die Kapazität zum Speichern einer Anzahl von Datensätzen nach obiger Beschreibung. Also wird eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analysensequenz zum Analysieren einer oder mehrerer, im automatischen Probenwechsler AS in bezug auf abwechselnd ein jedes eines Satzes von Atomelementen befindlichen Proben vom Mikroprozessor/uP gesteuert, der zur Verwendung eines jeden der Anzahl von Datensätzen abwechselnd ausgelegt ist, wobei ein Datensatz jeweils ein Atomelement des Elementsatzes zugeordnet ist. Die Anzahl der Datensätze ist zumindest für die Dauer der Analysenfolge ununterbrochen im Schreib/Lesespeicher NVM gespeichert. Z.B. kann der Speicher NVM die Kapazität zum Speichern von zumindest vier Datensätzen haben, für einen für jede der vier Hohlkathodenlampenanordnungen HCL1 bis HCL4 mit einfachem Atomelement nach Fig. k. Bei der Verwendung von vier derartigen Lampenanordnungen können die Atomelementdaten in jedem Datensatz aus dem Festwertspeicher ROM abgeleitet werden. Das Spektrophotometer kann zusätzlich die Möglichkeit zur Verwendung von Lampen anders als die Lampenanordnungen nach der Beschreibung an Hand der Fig. 1 und 2 verwenden, die zum Identifizieren des jeweiligen Atomelements codiert sind. Z. B. kann in jeder der vier Revolverlampenstellen eine herkömmliche Hohlkathodenlampe mit einem einzelnen Atomelement angeordnet sein. In diesem Fall kann der Benutzer des Spektrophotometers einfach über das Tastenfeld KPD Daten zum Identifizieren des Atomelements einer jeden Lampe in den Mikroprozessor /uP einführen und das Ergebnis davon ist, dass der Mikroprozessor /uP alle erforderlichen Atomelementdaten aus dem Festwertspeicher ROM ableiten und zur Ver-

PHB 32 983 V^ At) 5.5.

wendung in den nicht-flüchtigen Speicher NVM überführen kann. Als ein anderes Beispiel können herkömmliche elektrodenfreien Entladungslampen in einer jeden der vier Revolverlampenstellen angeordnet werden. In diesem Falle wieder kann der Benutzer über das Tastenfeld KPD Daten zur Identifizierung des jeweiligen Atomelements der Lampe eingeben und zusätzlich muss der Benutzer für eine zusätzliche Stromquelle für den Betrieb elektrodenfreier Entladungslampen zuführen. Als weiteres Beispiel können Hohlkathodenlampen mit mehrfachen Atomelementen benutzt werden. Diese Lampen können herkömmlich sein, in welchem Fall der Benutzer über das Tastenfeld KPD Daten zur Identifizierung der Lampe als eine Mehrfachelementlampe, Daten zur Identifizierung der Atomelemente der Lampe und Lampenstrom-

¹S information eingeben. Eine mögliche Modifizierung besteht darin, dass die Hohlkathodenlampe mit dem mehrfachen Atomelement mit einem optisch codierten Schild ausgerüstet sein kann, das vom Optikcodeleser OCR gelesen wird, der Lampenstromdaten und Daten zur Identifizierung dieser Lampe als Mehrfachelementlampe liefert. Der Benutzer gibt dann Daten über das Tastenfeld KPD zur Identifizierung der Atomelemente der Lampe ein und der Mikroprozessor /UP ist so beschaffen, dass Atomelementinformation aus dem Festwertspeicher ROM abgeleitet und auf einen getrennten Datensatz in die flüchtigen Schreib/Lesespeicher NVM für ein jedes dieser Atomelemente übertragen wird.

Das Spektrophotometer kann mit einer handbetätigten Korrektureinrichtung derart ausgerüstet sein, dass der Benutzer die Möglichkeit hat, über das Tastenfeld KPD Atomelementinformation in einen Datensatz im nicht-flüchtigen Schreib/Lesespeicher NVM einzuführen, welche Information sich von der Information unterscheidet, die sonst aus dem Festwertspeicher ROM abgeleitet wird.

Es kann ein externer Computer (nicht dargestellt)

^⁵ über eine geeignete Schnittstellenschaltung an den Bus BS angeschlossen werden. Eine Aufgabe eines externen Computers kann die weitere Vereinfachung des automatischen Betriebs des Spektrophotometers durch Erhöhung der Dunktion des

PHB 32 983 Vf A|p 5.5.1984

nicht-flüchtigen Schreib/Lesespeichers NVM sein. Z.B. wenn ein Datensatz, der aus Atomelementdaten und Probendaten nach obiger Beschreibung besteht, für eine besondere Analyse in den nicht-flüchtigen Speicher NVM eingegeben ist, kann dieser Datensatz auf den externen Computer übertragen werden, welcher Datensatz zu einem späteren Zeitpunkt zur Verwendung in der Wiederholung der gleichen Analyse wieder aufrufbar ist, sogar wenn die Kapazität des nicht-flüchtigen Speichers NVM für verschiedene Analysen in der Zwischenzeit völlig benutzt wurde.

Es ist ersichtlich, dass in obiger Beschreibung eines Atomabsorptionsspektrophotometers an Hand der Fig.4 nur diejenigen Eigenschaften eines derartigen Spektrophotometers erwähnt sind, die sich auf die Erfindung beziehen und dass andere Eigenschaften herkömmlicherweise vorhanden sind oder vorhanden sein können. Z.B. ist normalerweise die Lampenstromquelle moduliert und das Signal aus dem Detektor DET entsprechend vor dem Verarbeiten im logarithmischen Wandler LG demoduliert. Auch ist im Detektor DET eine Verstärkungsregelung vorhanden, die automatisch sein kann. Auch Zweistrahlbetrieb, d.h. die Anordnung eines optischen Referenzwegs, der den Zerstäuber umgeht und die Verwendung des über diesen Referenzweg abgeleiteten Signals zum Erhalten einer Grundlinienkorrektur, die Gerätetrift, insbesondere des Hohlkathodenlampenausgangs und des Detektorausgangs entgegenwirkt, ist eine bekannte zusätzliche Eigenschaft von Atomabsorptionsspektrophotometern. Im Falle des an Hand der Fig.4 oben beschriebenen Spektrophotometers, dessen Betrieb lange Zeit automatisch erfolgen kann, kann Zweistrahlbetrieb insbesondere vorteilhaft sein und sehr wahrscheinlich eingebaut werden.

In Fig. 5 ist ein AbIaufdiagramm eines Betriebs des Spektrophotometers nach Fig. 4 dargestellt.

Beim Schritt 1 "Einschalten" schaltet der Benutzer die elektrische Versorgung zum Spektrophotometer ein. Im Schritt 2 "Initialisieren" sorgt der Benutzer dafür, dass die vier Hohlkathodenlampenanordnungen HCL1 bis HCL4 mit einem einzelnen Atomelement durch Anordnung im Revolver

PHB 32 983 Vf 4> 5.5.1984

TU und. durch, elektrischen Anschluss eingesetzt werden, und dass vier entsprechende Datensätze im nicht-flüssigen Schreib/Lesespeicher NVM eingegeben werden. Es gibt nur eine Einsatzposition für die Lampen, die mit der Position zusammenfällt, in der eine Lampe auf der optischen Achse des Spektrophotometers angeordnet ist, d.h. die Position der Lampenanordnung HCL1 nach Fig. h. Da jede Lampenanordnung abwechselnd eingesetzt wird, kann der Mikroprozessor ;uP die betreffenden Atomelementdaten für den jeweiligen Datensatz aus dem Festwertspeicher ROM in eine geeignete Stelle im nicht-flüchtigen Speicher NVM entsprechend der Identifizierung des jeweiligen Codes des Lampenanordnungscodes vom Mikroprozessor aus dem von dem Optikcodelesern OCR1 bis OCR4 gelesenen Code übertragen. Zum Zeitpunkt, zu dem sich jede Lampe in der Einsatzstellung befindet, kann der Benutzer die betreffenden Probendaten für den jeweiligen Datensatz in den Speicher NVM über das Tastenfeld KPD und den Mikroprozessor/UP eingeben. Es kann sein, dass der Betrieb des Spektrophotometers für einen neuen Probensatz im automatischen Probenwechsler AS eine Wiederholung einer direkt vorangehenden Analysensequenz für einen verschiedenen Probensatz in bezug auf die Atomelemente der gleichen Lampenanordnungen HCLl bis HCL4 sein muss. Wenn dies der Fall ist, sind die Lampenanordnungen bereits eingesetzt und sind die entsprechenden Datensätze im nichtflüssigen Speicher NVM vor dem "Einschalten"-Schritt vorhanden und braucht der Initialisierungsschritt 2 vom Benutzer nicht durchgeführt zu werden. Im Schritt 3 "Speisung zu den Lampen" schaltet der Benutzer die Lampenstromquelle LPS abwechselnd nach jeder Lampe ein und das Ergebnis dieser Aktion für jede Lampe abwechselnd ist, dass die geeigneten Lampenstromdaten aus dem nicht-flüssigen Speicher NVM vom Prozessor /UP abgeleitet und der Lampenstromquelle LPS zugeführt werden. Wenn der Zerstäuber AT vom Flammentyp benutzt wird, muss nach dem Schritt 2 bzw. dem Schritt 3 ein Schritt (nicht dargestellt) durchgeführt werden, bei dem der Benutzer die Flamme des Zerstäubers AT entzünden muss. Im Schritt k "Start Probenwechsler" initiert der

PHB 32 983 y$ λ% 5.5.1984

Benutzer den Betrieb des automatischen Ptobenwechslers AS und infolgedessen gelangt geeignete Information aus dem automatischen Probensteuergerät ASC in den Schreib/Lesespeicher RAM, nachdem der Betrieb des Spektrophotometers völlig automatisch unter der Steuerung des Mikroprozessors /uP ohne weitere Eingriffe vom Benutzer erfolgen kann.

Infolge des Schrittes k führt der Mikroprozessor/uP den Schritt 5 "Sätze N=I" aus. N stellt eine Revolverziffer dar. Die Revolverziffer N bestimmt, welche der vier LampenanOrdnungen HCL1 bis ΗΟΐΛ sich im optischen Weg für die Dauer eines Zyklus des automatischen Probenwechslers AS befinden muss, d.h. für die Dauer einer Analyse der darin befindlichen Proben für ein Atomelement,und diese Ziffer bestimmt weiter, welcher Datensatz im nicht-flüchtigen Speicher NVM vom Mikroprozessor yuP während dieser Analyse benutzt wird. Die Revolverziffer N ist für die Dauer jeder Analyse im Schreib/Lesespeicher RAM enthalten. Infolge des Schrittes 5 führt der Mikroprozessor /uP den Schritt 6 "Setze Lampenrevolver auf N" aus. In diesem Schritt wird der Revolver TU in die Position N (in dieser Stufe ist N = 1 z.B. entsprechend der Lampenanordnung HCL1) von der Revolversteuereinrichtung TUC gebracht. Infolge des Schrittes 6 steuert der Mikroprozessor yuP den Schritt 7 "Schlitzeinstellen", in dem die Schlitzbreite des Monochromators MN von der Schlitzsteuereinrichtung MSC unter Verwendung der Schlitzbreiteninformation aus dem Datensatz im nicht-flüchtigen Speicher NVM eingestellt wird, und dann steuert der Mikroprozessor yuP den Schritt 8 "Wellenlänge Einstellen", in dem die Wellenlänge des Monochromators MN von der Wellenlängensteuereinrichtung MWC unter Verwendung der Wellenlängeninformation aus dem Datensatz im nicht-flüchtigen Speicher NVM verwendet wird. Auf herkömmliche Weise wird die Verstärkung des Detektors DET im Zusammenhang mit der Einstellung der Wellenlänge des Monochromators automatisch eingestellt. Auch infolge des Schrittes 6 überführt der Mikroprozessor /uP Messzeitdaten aus dem nicht-flüchtigen Speicher NVM in den flüchtigen Schreib/Lesespeicher RAM zur Verwendung vom Mikroprozessor yuP während aufeinander-

PHB 32 983 yS K% 5.5.1984

folgender Messungen der Proben für das eine Atomelement.

Nach, dem Schritt 8 steuert der Mikroprozessor /uP den Schritt 9 "Leerprobe messen". In diesem Schritt bringt der automatische Probenwechsler AS unter der Steuerung der automatischen Probensteuereinrichtung ASC eine Probe mit nomineller Nullkonzentration des einen Atomelements zum Zerstäuber AT, für das der Probensatz zu analysieren ist. Diese Probe wird vom Zerstäuber AT unter der Steuerung der Zerstäubereinrichtung ATC zerstäubt und das Ausgangssignal des Detektors DET gelangt über den logarithmischen Wandler LG und den Analog/Digital-Wandler ADC zum Mikroprozessor ;uP und das Ergebnis wird in den Schreib/Lesespeicher RAM als eine Grundlinienmessung eingeschrieben, die die Nullwertkonzentration des Atomelements für die Dauer der Analyse des Probensatzes für dieses Atomelement darstellt. Wenn der Zerstäuber AT vom Flammentyp ist, gibt der Mikroprozessor /VlP Brennstoff art- und Brenngeschwindigkeitsdaten aus dem nicht-flüchtigen Speicher NVM in die Zerstäubersteuereinrichtung ATC für die Zerstäubung dieser und aller folgender Proben in der Analyse für das spezielle Atomelement. Wenn der Zerstäuber AT vom elektrothermischen Ofentyp ist, gibt der Mikroprozessor /uP Ofenerwärmungszyklusdaten aus dem nicht-flüchtigen Speicher NVM in die Zerstäubersteuereinrichtung ATC für die Zerstäubung dieser und aller folgenden Proben in der Analyse für das spezielle Atomelement. Nach dem Schritt 9 steuert der Mikroprozessor /uP den Schritt 10 "Normalproben messen". In diesem Schritt werden abwechselnd eine vorgegebene Anzahl von Normalproben, d.h. bekannter Konzentrationsproben, deren Anzahl im relevanten Datensatz im nicht-flüchtigen Speicher NVM vorhanden ist, vom automatischen Probenwechsler AS in den Zerstäuber AT geliefert. In jedem Fall gelangt das Ausgangssignal des Detektors DET über den Analog/Digital-Wandler ADC zum Mikroprozessor /UP und ein Absorptionsergebnis wird durch Vergleichsmessung mit der Grundlinienmessung im Schreib/-Lesespeicher RAM berechnet und anschliessend in den Schreib/-Lesespeicher RAM eingeschrieben. Nach dem Schritt 10 führt der Mikroprozessor /uP den Schritt 11 "Kalibrierung" durch.

PHB 32 983 Υΐ 30 5.5.1984

In diesem Schritt leitet der Mikroprozessor yuP die bekannten Konzentrationswerte der Normalproben aus dem relevanten Datensatz im nicht-flüssigen Speicher NVM ab und benutzt diese Konzentrationswerte zusammen mit den Absorptionsergebnissen für die Normalproben, die in den Schreib/Lesespeicher RAM im Schritt 10 eingeschrieben wurden, zum Berechnen eines Kalibrierungskoeffizientensatzes, welche Koeffizienten darauf in den Schreib/Lesespeicher RAM für die Dauer der Analyse für das eine Atomelement eingeschrieben werden. Diese Kalibrierungskoeffizienten ermöglichen die Funktionen, die herkömmlich als Skalenerweiterung und Krümmungskorrektur bekannt sind und bei aufeinanderfolgenden Probenmessungen durchzuführen sind. Nach dem Schritt 11 steuert der Mikroprozessor /uP den Schritt 12 "Probe messen¹, berechnen und die Konzentration speichern". In diesem Schritt liefert der automatische Probenwechsler AS zum Zerstäuber AT eine Probe aus dem Probensatz, der in bezug auf das einfache Atomelement zu analysieren ist. Das Absorptionsergebnis für diese aus dem Ausgangssignal des Detektors DET abgeleitete Probe gelangt an den Schreib/Lesespeicher RAM; die Kalibrierungskoeffizienten im Schreib/Lesespeicher RAM werden auf dem Absorptionsergebnis zum Erzeugen eines Konzentrationsergebnisses angewandt und das Konzentrationsergebnis wird in den Schreib/Lesespeicher RAM eingeschrieben. Nach dem Schritt steuert der Mikroprozessor /uP den Schritt 13 " Ende Probenwechsler?". In diesem Schritt tastet die automatische Probensteuereinrichtung ASC die Möglichkeit ab, ob der automatische Probenwechsler AS das Ende seiner Sequenz erreicht hat oder nicht und ob keine andere Probe zu messen ist. Wenn die Antwort "nein" ist, wird der Schritt 12 für die nächste Probe wiederholt. Wenn der Schritt 12 für alle Proben durchgeführt ist und ihre jeweiligen Konzentrationsergebnisse in den Schreib/Lesespeicher

³^ RAM eingeschrieben sind, liefert der nächste Schritt 13 die Antwort "ja" und der Mikroprozessor /uP geht zum Schritt 14 "N = Grenze?" weiter. In diesem Schritt wird die Revolverziffer N geprüft und damit bestimmt, ob sie der Anzahl der

PHB 32 983 V^ ft·* 5.5.

Revolverpositionen entspricht, z.B. vier Revolverpositionen nach Fig. h. Für die erste Analyse ist N = 1 entsprechend dem Schritt 5 und daher erzeugt der Schritt Ik die Antwort "nein" und infolgedessen führt der Mikroprozessor yuP den Schritt 15 "N = N+1" durch, bei dem er den Vert der Revolverziffer N erhöht. Infolge des Schrittes 15 führt der Mikroprozessor /uP den Schritt 6 durch, bei dem der Revolver TU in die folgende Position gesteuert wird, wodurch die folgende Lampenanordnung HCL2 in den optischen Weg des Spektrophotometers eingeführt und die Schritte 7 bis 13 zur Lieferung eines anderen Satzes von Konzentrationsergebnissen im Schreib/Lesespeicher RAM für den gleichen Probensatz im automatischen Probenwechsler AS in bezug auf das einfache Atomelement der folgenden Lampenanordnung HCL2 wiederholt werden. Venn möglicherweise der Schritt 14 die Antwort "ja" liefert, führt der Mikroprozessor /UP den Schritt 16 "Formatierte Ergebnisse drucken und stoppen". In diesem Schritt werden die Konzentrationsergebnisse aller Proben des Probensatzes im automatischen Probenwechsler AS in bezug auf die Atomelemente aller Lampenanordnungen HCL1 bis HCL4 mit einfachem Atomelement im Revolver TU dem Schreib/Lesespeicher RAM in formatierter Form entnommen, dann vom Drucker PRI gedruckt und anschliessend das Spektrophotometer gestoppt, d.h. die meisten elektrischen Versorgungen werden abgeschaltet und es tritt ein Wartezustand ein. Eine Analysesequenz für einen neuen Probensatz erfordert vom Benutzer den Start der ganzen Sequenz von Schritten ab dem Schritt 1.

Claims

PHB 32 983 yf 5.5.1984

PATENTANSPRÜCHE

1 . Atomabsorptionsspektrophotometer mit einer Lichtquelle zum Erzeugen einer Resonanzabsorptionslinie eines oder mehrerer Atomelemente, mit einem Monochromator zum Durchlassen von Strahlung einer ausgewählten Wellenlänge eines oder mehrerer Atomelemente, mit einer Wellenlängensteuereinrichtung zum Ansprechen auf die zugeführte Wellenlängeninformation zwecks Einstellung des Monochromators auf die ausgewählte Wellenlänge, mit einem Mikroprozessor, einem Speicher mit Wellenlängeninformation an einer Stelle, die einem jeden des jeweiligen einen oder der mehreren Atomelemente einer Anzahl der Lampen zugeordnet ist, und mit Mitteln für den Mikroprozessor zum Identifizieren dieses einen oder mehrerer Atomelemente der Lichtquelle, in der der Mikroprozessor zum Anlegen von Wellenlängeninformation aus dem Speicher für ein Atomelement mit einer derartigen Identifikation an die Wellenlängensteuereinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle optisch codiert ist, wobei der Code das eine oder mehrere Atomelemente darstellt, und dass das Spektrophotometer weiter einen Optikcodeleser sowie Mittel zum Anlegen eines Ausgangssignals oder von Ausgangssignalen aus dem Optikcodeleser an den Mikroprozessor enthält, wodurch der Mikroprozessor das eine oder mehrere Atomelemente identifizieren kann.
2. Atomabsorptionsspektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Lichtquelle ein Schild mit einem Optikcode befestigt ist, und dass der Optikcodeleser mit einem Schlitz versehen ist, in dem zum Lesen des Codes das Schild eingeführt wird.

"Ό
3. Atomabsorptionsspektrophotometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle an ihrer Aussenflache mit einem Schild versehen ist, auf dem der Optikcode angebracht ist.

PHB 32 983 2<5 5.5.1984

k. Spektrophotometer nach, einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Lampenrevolver zum Festhalten einer Anzahl von Lichtquellen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Optikcodeleser für jede Lampenposition auf dem Revolver vorgesehen ist.

5. Spektrophotometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Optikcode weiter den Lampenbetriebsstrom darstellt, wobei das Spektrophotometer eine Lampenstromquelle und der Speicher Lampenstrominformation enthält, wobei der Mikroprozessor zur Steuerung der Lampenstromquelle ausgelegt ist und dabei zusammen mit der Lampenstrominformation aus dem Speicher weitere Lampenstrominformation aus dem Optikcode über den Optikcodeleser benutzt.

6. Spektrophotometer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher ein Festwertspeicher ist.

7. Spektrophotometer nach Anspruch 6, wenn abhängig vom Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Betrieb des Spektrophotometers durchgeführte Analyse zum Analysieren einer oder mehrerer Proben in bezug auf ein Atomelement einer Lampenanordnung vom Mikroprozessor gesteuert wird, der zur Verwendung eines in einem Schreib/-Lesespeicher für zumindest die Dauer dieser Analyse ununterbrochen gespeicherten Datensatzes ausgelegt ist, und dass der Datensatz Atomelementdaten mit Vellenlängeninformation, die aus dem Festwertspeicher für dieses Atomelement ableitbar ist, zusammen mit an anderer Stelle für diese eine oder für mehrere Proben ableitbare Probeinformation enthält.

8. Spektrophotometer nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das Spektrophotometer Halterungen für mehr als eine Lichtquelle gleichzeitig mit Optikcodelesern enthält, die für eine jede der so gehaltenen Lichtquellen vorgesehen sind, wobei die Ausgänge der Optikcodeleser mit dem Mikroprozessor verbunden sind, und Positionierungsmittel zum Positionieren jeweils einer Lampe der so im optischen Weg des Monochromators gehaltenen Lampenanordnungen enthält, und dass eine im Betrieb des Spektrophoto-

PHB 32 983 ^i 5.5.1984

meters durchgeführte Analysesequenz zum Analysieren einer oder mehrerer Proben in bezug auf abwechselnd einen jeden Satz von Atomelementen, wobei die Lichtquelle für jedes Atomelement des Satzes ein Teil einer Lampenanordnung ist, vom Mikroprozessor gesteuert wird, der zur Steuerung dieser Halte- und Positionierungseinrichtung zum Positionieren einer Lampe, die die Absorptionslinie eines jeden Atomelements des erwähnten Elementsatzes abwechselnd im optischen Weg des Monochromators ausstrahlt, und zur Verwendung eines jeden einer Anzahl von Datensätzen abwechselnd mit je einem Datensatz für jedes Atomelement des erwähnten Elementsatzes ausgelegt ist, wobei die Anzahl der Datensätze im Schreib/Lesespeicher zumindest für die Dauer der erwähnten Analysesequenz ununterbrochen gespeichert ist.