173363. lajstromszámú szabadalom • Gázelemző, különösen orvosi alkalmazásokra
5 173363 6 eredő vezérlőjel hatásai a olyan ionáram jön létre a tömegspektrométer ionkollektorán, amely maximummal rendelkezik. Ez biztosítja a csúcskiválasztás stabilitását. Az ionáramnak ez a maximális értéke egyenesen arányos a kiválasztott gázkomponens parciális nyomásával, ezért annak egyértelmű meghatározására alkalmas jelet képez. Az egyes gázkomponensek parciális nyomását időben egymás után mérjük meg és a hozzájuk rendelt elektromos jel amplitúdóját egy-egy analóg memóriaáramkörben tároljuk. Az összes mérendő gázkomponens nyomásának megmérése után a mérési ciklus elölről kezdődik, és a memóriaáramkörben a közben esetleg megváltozott új parciális nyomásnak megfelelő elektromos jel amplitúdója tárolódik. így lehetővé válik, hogy az egyes gázkomponensek parciális nyomásának időbeli változását nyomonkövessük. Minél gyorsabb változásokat akarunk érzékelni, természetesen annál gyorsabban kell az egyes komponensek parciális nyomását megmérnünk. A rövid ciklusidő igen szigorú követelményeket támaszt az elektronikus jelfeldolgozó egységgel szemben: a tömegspektrométer kimenet^ az iondetektoron megjelenő kis áramot (kb. 10 A) feszültséggé konvertáló elektrométer erősítőnek nagy jel/zaj viszony mellett gyorsnak is kell lennie. A gyorsaság és a kis zaj egyidejűleg nehezen teljesíthető. Ezért azt a megoldást választottuk, hogy az egyes komponensek közötti átkapcsolások idejére az elektrométer legyen gyors, a mérés alatt viszont lassú, de kis zajú. Ennek megfelelően az elektrométer-erősítő gyorsasága olyan, hogy az előforduló legnagyobb változási sebességet is hűen tudja követni. Utána viszont egy olyan másodfokú aluláteresztő szűrő következik, amelynek időállandója elektronikus úton változtatható. Az időállandó addig, amíg a tömegspektrométer egyik gázkomponensről a másikra kapcsol át, olyan kicsi, hogy a szűrő kimenetén a jel követi az elektrométer kimenetén megjelenő gyors változást. A mérés alatt viszont — amit a vezérlőjelnek a konstans feszültségre szuperponálódó, időben változó része tart — a szűrő időállandója lényegesen nagyobb lehet, mivel ilyenkor kisebb változási sebességet kell követni. Nagyobb időállandónál kisebb a zaj, így a kapcsolt időállandójú szűrő alkalmazásával biztosítva van a megfelelő gyorsaság és az alacsony zajszint. Az eddigiekben leírt elvek felhasználásával felépített berendezés lehetővé teszi valamely gázkeverék több komponense parciális nyomásának egyidejű gyors meghatározását nagy pontossággal és megfelelő hosszú idejű stabilitással. (A berendezés ezen részének felépítésére a 3. ábra kapcsán alább még vissza fogunk térni.) Ha ismert komponensekből álló gázkeverékről van szó, a parciális nyomások ismeretében elektronikus úton közvetlenül származtathatjuk a komponensek koncentrációját is. Ezt úgy oldottuk meg, hogy a keverékben levő valamennyi komponens parciális nyomásával arányos elektromos jelet összegezzük, és egy olyan fokozat erősítését, amelyen mindegyik gázkomponensnek megfelelő elektromos jel keresztülhalad, úgy szabályozzuk, hogy az említett összeg állandó maradjon. Ez a megoldás biztosítja a nagy megbízhatóságú koncentráció mérését még abban az esetben is, ha a gázkeverék összenyomása megváltozik. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő gázke10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 verék-komponensek koncentrációja egyidejű gyors mérésére szolgáló egység általános blokkvázlatát a 2. ábrán láthatjuk. Ez az egység T analizátorból, P programadóból, V vezérlőjel-generátorból, kapcsolt szűrőjű E elektrométerből, N nyújtóáramkörből, szabályozható erősítésű S erősítőből, M mintavevő és tartóáramkörből és ö összegező áramkörből áll. A felsorolt szerkezeti elemekből álló egység a következőképpen van felépítve: A T analizátor bemenetére egy V vezérlőjel-generátor kimenete van rákötve, míg ez utóbbi bemenetére egy olyan, több kimenetű P programadó egyik kimenete csatlakozik, amelynek másik kimenete egy E elektrométer egyik bemenetére, további kimenete pedig egy N nyújtóáramkör bemenetére, negyedik kimenete pedig egy M mintavevő és tartókor bemenetére csatlakozik. A már említett E elektrométer kimenete az N nyújtóáramkör másik bemenetével van összekötve, míg az N nyújtóáramkör kimenete egy szabályozható erősítésű S erősítő egyik bemenetére csatlakozik. Az S erősítő másik bemenetére az U összegező erősítő kimenete csatlakozik, s ez utóbbinak bemenetére az M mintavevő és tartóáramkör egyik kimenete van kötve. Az M mintavevő és tartóáramkör másik kimenete a kijelzőműszerekkel van összekapcsolva. A P programadó határozza meg a mérési ciklusok egymás után történő végrehajtását, az egyes ciklusokon belül a mérések sorrendjét és az egyes áramköri egységek működésének összehangolását. Ezért a P programadó a V vezérlőjel-generátoron kívül kapcsolatban van a kapcsolt szűrőjű E elektrométerrel, az N nyújtóáramkörrel, valamint az M mintavevő és tartóáramkörökkel. A V vezérlőjel-generátor a P programadó által diktált ütemben előállítja a T analizátor (tömegspektrométer) vezérléséhez szükséges — egy állandó és egy időben változó feszültség szuperpozíciójából létrehozott — vezérlőjeleket. A tömegspektrométer kimenetén egy adott gázkomponenshez tartozó vezérlőjel hatására megjelenő áramot a kapcsolt szűrőjű E elektrométer alakítja át feszültséggé. A szűrő időállandójának kapcsolását a P programadó vezérli. Az F elektrométer kimenőjele az N nyújtó áramkörbe jut, amely a jel maximumát tárolja mindaddig, amíg a P programadó által kijelölt megfelelő M mintavevő és tartó áramkör mintát nem vesz. A mintavétel után a P programadó kisüti az N nyújtóáramkört és ezzel az adott gázkomponens mérése befejeződik. A P programadó ezután a sorrendben következő gázkomponens mérését indítja. Az N nyújtóáramkörből a jel a szabályozható erősítésű S erősítőn keresztül jut az M mintavevő és tartó áramkörökhöz. A szabályozható erősítésű S erősítő erősítését az ö összegezőáramkör - amely a mintavevő és tartóáramkörök kimenetén megjelenő és a különböző gázokhoz tartozó jeleket összegezi vezérli oly módon, hogy az összegjel nagysága állandó maradjon. A 3. ábrán a gázkomponensek parciális nyomásainak egyidejű mérésére szolgáló egységet vázlatosan mutatjuk be. A T analizátor bemenetére a V vezérlőjel-generátor kimenete van kötve, míg ez utóbbi bemenetére a több kimenettel rendelkező P programadó egyik kimenete csatlakozik. A P programadó másik kimenete az E elektrométer egyik bemenetére, további kimenete pedig az N nyújtóáramkör egyik bemenetére csatlako-3
