Ausleseelektronik
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Ausleseelektronik

 

Standard-Integrator

Die klassische Messwerterfassung integriert den PM-Strom über eine feste Zeit mit Hilfe eines Kondensators. In dieser Zeit werden mehrere Funkenereignisse integriert und danach als Spannung ausgelesen. Die Spannung ist proportional zur Licht-Intensität und somit zur Konzentration des Elementes in der untersuchten Probe.

In der Funkenspektrometrie ist ein sogenannter innerer Standard fast unverzichtbar, da sich mit dessen Hilfe das Rauschen der Funkenquelle eliminieren läßt. Als innerer Standard oder Referenzkanal dienen eine oder mehrere Emissionslinien des Matrixelements. An die Auswahl des inneren Standards müssen hohe Anforderungen gesetzt werden, da Analysen- und Referenzkanal gleichförmigen Änderungen unterworfen sein müssen (homologe Linienpaare).

GISS-Integrator

Tech_GISS_Funke_GERDas Funkenplasma zeichnet sich durch hohe Anregungstemperaturen von 10000 K und mehr aus. Dies führt zur Anregung und Emission einer Vielzahl von Atom- und Ionenlinien. Häufig findet nicht nur die Emission der gewünschten Elementlinie, sondern auch die Emission störender Linien oder einer hohen kontinuierlichen Untergrundstrahlung statt. Die Anregung solcher störenden Emission ist abhängig von den Plasmabedingungen. Detektiert man daher das gewünschte Analysensignal nur in einem bestimmten zeitlichen Fenster der Funkenentladung, so lassen sich viele Störeinflüsse beseitigen. Typischerweise findet die Emission von Ionenlinien zu einem früheren Zeitpunkt statt als die Emission von Atomlinien mit niedriger Anregungsenergie. Viele Atomlinien können daher, mit Hilfe dieser zeitaufgelösten Funkenspektrometrie, im „Nachleuchten“ des Funkenplasmas besser detektiert werden, zumal auch der spektrale Untergrund hier nahezu nicht mehr vorhanden ist. Eine solche Messwerterfassung muss für jeden Emissionskanal das geeignete Zeitfenster erzeugen können („gated integration“).

Neben der Integration des Analysenkanals lässt die Intensitätsverteilung der einzelnen Funken eine Aussage über die Probenbeschaffenheit zu. Untersucht man z.B. eine Eisenprobe, so kann ein einzelner Funke einen Einschluss treffen. Dies lässt sich durch ein erhöhtes Signal der Einschlusselemente erkennen. Die Einzelfunken-Analyse gestattet eine Auswertung über die Probenbeschaffenheit. Neben der Detektion von Einschlüssen kann die Statistik des Einzelfunkendiagramms zur Verbesserung der Präzision der Messung dienen.

Sensorboards

Tech_SpektrumKommen Festkörper-Zeilensensoren zum Einsatz, so ist deren Ansteuerung und Ermittlung der Messsignale komplizierter als bei einem PMT-Integrator. Jeder Typ benötigt genaue Taktschemata zum ansteuern der Pixel. OBLF setzt mehrzeilige Sensorzeilen ein. Zum auslesen erfolgt daher zunächst ein vertikales austakten der photoempfindlichen Pixel in ein Ausleseregister. Danach wird das Ausleseregister mit einigen MHz sequentiell ausgetaktet und mit Hilfe eines 16 bit AD-Wandlers digitalisiert. Über ein Bussystem erhält ein zentraler Controller die Daten des kompletten Emissionsspektrums.

Controller-Einheit

Integratorkarten, Sensorboards werden mit einem zentralen Controller angesprochen, der auch für die Erfassung von Optiktemperatur und Druck verantwortlich ist. Die Elektronik des Messsystems sitzt zusammen mit dem optischen System im Vakuumkessel. Das hat einerseits den Vorteil, dass kritische Ausleseschaltungen ebenfalls thermostatisiert sind und andererseits die Kabeldurchführungen im Vakuumkessel minimiert werden können.


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