DE1940498C3

DE1940498C3 - Device for the investigation of physical properties of microscopic particles in a suspension

Info

Publication number: DE1940498C3
Application number: DE1940498A
Authority: DE
Inventors: Sheldon L. Wilmette Ill. Epstein (V.St.A.)
Original assignee: Coulter Electronics Ltd
Current assignee: Coulter Electronics Ltd
Priority date: 1969-08-08
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1979-02-15
Also published as: DE1940498B2; AU5928469A; GB1273172A; AU435220B2; FR2057274A5; DE1940498A1; NL6912128A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gera: zur Untersuchung von physikalischen Eigenschaften von mikroskopischen Teilchen in einer Suspension, mit voneinander getrennten Suspensionsteilchen, in die Elektroden eintauchen und die durch eine isolierende Trennwand mit einer Tastöffnung in der Größenordnung der Teilchen getrennt sind, einer elektrischen Erfassungsvorrichtung für die Teilchensignale und mit einer Stromversorgungsvorrichtung, die einen durch die Suspension über die Tastöffnung fließenden elektrischen Strom liefert, der infolge der unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften von Teilchen und Suspension beim Durchgang jedes Teilchens durch die Tastöffnung ein durch die Erfassungsvorrichtung meßbares, elektrisches Teilchensignal erzeugt.The invention relates to a device: for examination of physical properties of microscopic particles in suspension, with one another separate suspension particles, immersed in the electrodes and covered by an insulating Partition wall with a tactile opening in the order of magnitude of the particles are separated, an electrical one Detection device for the particle signals and with a power supply device, the one through the suspension via the tactile opening supplies electric current flowing as a result of the different electrical properties of particles and suspension as each particle passes through the Sensing opening generates an electrical particle signal that can be measured by the detection device.

Ein solches Gerät ist durch die GB-PS 722418 bekannt. Hierbei verursacht der Durchgang eines in einer leitenden Flüssigkeit suspendierten, mikroskopischen Teilchens durch eine Tastöffnung, deren Abmessungen sich denjenigen des Teilchens annähern, eine Widerstandsänderung der über die Tastöffnungsstrecke vorhandenen Suspension, wenn Teilchen und Suspensionsflüssigkeit verschiedene Leitfähigkeiten besitzen. Wie Untersuchungen ergaben, ist die Größe dieser Änderung proportional dem Teilchenvolumen, wenn die Querschnittsfläche der Teilchen kleiner ist als die Querschnittsfläche der Tastöffnung und der Teilchendurchmesser kleiner als die axiale Länge der Tastöffnung. Dieses Volumen ist unabhängig von der geometrischen Form des Teilchens. Bei diesem bekannten Gerät sind zwei ineinanderstellbare Gefäße aus elektrisch nicht leitendem Material vorhanden, wobei das innere Gefäß in seiner isolierenden Wand eine kleine Tastöffnung besitzt und in die leitende Suspensionsflüssigkeit des äußeren becherförmigen Gefäßes eintaucht. Die Suspension wird während der Meßphase durch eine entsprechende Vorrichtung durch die Tastöffnung hindurchbewegt.Such a device is known from GB-PS 722418. Here, the passage of a microscopic one suspended in a conductive liquid causes Particle through a tactile opening, the dimensions of which approximate those of the particle, a change in resistance of the suspension present over the sensing opening path, if particles and suspension liquid have different conductivities. As research has shown is the size of this change is proportional to the particle volume when the cross-sectional area of the particles is smaller than the cross-sectional area of the tactile opening and the particle diameter is smaller than that axial length of the tactile opening. This volume is independent of the geometric shape of the particle. In this known device, two nested vessels are made of electrically non-conductive material present, with the inner vessel in its insulating Wall has a small tactile opening and into the conductive suspension liquid of the outer cup-shaped Immersed in the vessel. During the measuring phase, the suspension is replaced by a corresponding Device moved through the tactile opening.

Beiderseits der Tastöffnung sind in jedem Gefäß Elektroden vorgesehen, über die ein elektrischer Strom durch die Suspension und durch die Tastöffnung hindurchgeleitet wird. Bei diesem bekannten Gerät, das in der Praxis als »Coulter-Zähler, Mo-Electrodes are provided on both sides of the touch opening in each vessel, via which an electrical Current is passed through the suspension and through the tactile opening. With this well-known Device, which in practice is called a »Coulter counter, Mo-

¹S dell A« bezeichnet wird, liegt eine elektrische Stromquelle mit einem Widerstand in Reihe. An diese Reihenschaltung sind die der Tastöffnung zugeordneten Elektroden und der Eingang des Verstärkers angeschlossen. Der als Signalerfassungsvorrichtung arbei- ¹ S dell A «, an electrical current source is connected in series with a resistor. The electrodes assigned to the touch opening and the input of the amplifier are connected to this series circuit. Working as a signal detection device

^2a tende Verstärker besitzt einen hohen Eingangswiderstand und die Stromversorgung arbeitet wie beschrieben über einen großen Widerstand auf die Tastöffnung. Dieses bekannte Gerät läßt sich zwar verhältnismäßig einfach eichen, jedoch ist diese be- ^2a tend amplifier has a high input resistance and the power supply works as described via a large resistance on the tactile opening. This known device can be calibrated relatively easily, but this is

*5 kannte Anordnung sehr empfindlich auf Umwelrveränderungen, insbesondere eine Veränderung der Leitfähigkeit der Suspensionsflüssigkeit. Die Leitfähigkeit der Suspensionsflüssigkeit hängt ab von ihrer Zusammensetzung, Temperatur und Konzentration der Flüssigkeit. Eine Leitfähigkeitsänderung dieser Suspensionsflüssigkeit beeinträchtigt die Eichung des Gerätes, da eine bestimmte Teilchensignalamplitude nicht mehr der bestimmten Teilchengröße zugeordnet wird. Demzufolge muß das Gerät bei Verwendung einer neuen Suspensionsflüssigkeit, bei Veränderung der Konzentration und der Temperatur neu geeicht werden.* 5 known arrangement very sensitive to environmental changes, in particular a change in the conductivity of the suspension liquid. The conductivity the suspension liquid depends on its composition, temperature and concentration the liquid. A change in conductivity of this suspension liquid affects the calibration of the Device, because a certain particle signal amplitude is no longer assigned to a certain particle size will. As a result, the device must be changed when using a new suspension liquid the concentration and the temperature must be recalibrated.

Die Beeinflussung der Eichung hat einen einfachen Grund. Die Signalerfassungsvorrichtung mit großer Eingangsimpedanz spricht auf die Spannung an der Tastöffnung an. Diese Spannung hängt ab vom Widerstand der elektrischen Tastöffnungsstrecke. Diese hängt wiederum von der Leitfähigkeit der Suspensionsflüssigkeit über diese Strecke ab. Außerdem ist die Spannung eine Funktion des durch die Tastöffnung fließenden elektrischen Stromes, der seinerseits wieder von der Leistungsfähigkeit der Stromquelle, der Größe des Reihenwiderstandes zur Stromquelle und der Leitfähigkeit der Flüssigkeit abhängt.The reason for influencing the calibration is simple. The signal detection device with large Input impedance responds to the voltage at the key opening. This voltage depends on the resistance the electrical tactile opening path. This in turn depends on the conductivity of the suspension liquid over this route. Also, the voltage is a function of the tactile aperture flowing electric current, which in turn depends on the efficiency of the power source, the The size of the series resistance to the power source and the conductivity of the liquid depends.

Eine stabile Eichung und Unabhängigkeit von der Leitfähigkeit der Suspensionsflüssigkeit ist bereits bei einem solchen Gerät aus der GB-PS 968491 bekannt, welches als »Coulter-Zähler, Modell B« im Handel ist. Hier ist eine »Konstant-Stromquelle« und eine Si-A stable calibration and independence from the conductivity of the suspension liquid is already included Such a device is known from GB-PS 968491, which is commercially available as a "Coulter counter, model B" is. Here is a »constant current source« and a Si

gnalerfassungsvorrichtung mit niedriger Eingangsimpedanz vorhanden. Diese Signalerfassungsvorrichtung ist wieder zur Abtastöffnung parallel geschaltet. Wird ein konstanter Strom der Parallelschaltung von Tastöffnung und Eingang der ErfassungsvorrichtungSignal detection device with low input impedance available. This signal detection device is again connected in parallel to the scanning opening. A constant current is generated by the parallel connection of the sensing opening and the input of the detection device

mit niedrigem Eingangswiderstand zugeführt, so wird jede Veränderung des an der Tastöffnung gemessenen und durch den Durchgang eines Teilchens durch diese Tastöffnung verursachten Widerstandsänderung zu Stromänderungen in den beiden parallelen Zweigen führen, die eine Funktion des Teilchenvolumens sind. Bei diesem bekannten Gerät ist die Stromversorgung mit einer hohen Ausgangsimpedanz ausgeführt. Es müssen gute Filternetzwerke vorhanden sein, damitwith a low input resistance, every change in the sensor opening is measured and change in resistance caused by the passage of a particle through this tactile opening Current changes result in the two parallel branches, which are a function of the particle volume. In this known device, the power supply is designed with a high output impedance. It good filter networks must be in place so that

das Rauschen und Brummen nicht zu Meßstörungen führt. Zur Aufrechterhaltung des niedrigen Eingangswiderstandes und zur Verstärkungssteuerung in der Erfassungsvorrichtung sind außerdem aufwendige Rückkopplungen in den Eingangsschaltungen des Gerätes erforderlich.the noise and hum does not lead to measurement disturbances. To maintain the low input resistance and gain control in the detection device are also expensive Feedback required in the input circuits of the device.

Aus der US-PS 3 233173 ist es bereits bekannt, zum Bestimmen der Teilchenvolumen eine Schaltungsanordnung zu verwenden, bei der eine Gleichstromquelle einen Kondensator in Reihe mit einem Widerstand speist, wobei der Kondensator von einer Mehrfach-Platten-Anordnung gebildet wird, die in einer Rohrleitung angeordnet ist, durch die das zu untersuchende Medium fließt. Parallel zu dem Widerstand ist eine Sißnal-Erfassungsvorrichtung, beste- ¹S ·> hend aus einem Verstärker, Gleichrichter, Integrator und Anzeigegerät, geschaltet. Bei dieser Schaltungsanordnung verursacht ein durch den Kondensator sich bewegendes Teilchen eine Änderung in de^r Dielektrizitätskonstante, was eine Änderung der Ladung des Mehrfach-Platten-Kondensators bewirkt. Beim Ein- und Austritt des Teilchens in die Mehrfach-Platten-Kondensator-Anordnung entsteht am Widerstand eine impulsartige Spannungsänderung, die von der Erfassungsvorrichtung festgestellt wird. Durch Aufsummieren aller Impulssignale kann das Gesamtvolumen der Teilchen festgestellt werden, das durch die Mehrfach-Platten-Kondensator-Anordnung in einer bestimmten Zeit hindurchgetreten ist.From US Pat. No. 3,233,173 it is already known to use a circuit arrangement for determining the particle volume in which a direct current source feeds a capacitor in series with a resistor, the capacitor being formed by a multiple-plate arrangement which is in a Pipeline is arranged through which the medium to be examined flows. Parallel with the resistor is a Sißnal detecting device, consisting · S ^1> starting from an amplifier, rectifier, integrator, and display device connected. In this circuit, a capacitor by the moving particles causes a change in de ^r dielectric constant, which causes a change in the charge of the multi-plate capacitor. When the particle enters and exits the multiple-plate capacitor arrangement, a pulse-like voltage change occurs at the resistor, which is detected by the detection device. By adding up all the pulse signals, the total volume of the particles can be determined which has passed through the multiple-plate capacitor arrangement in a certain time.

Weiterhin beschreibt diese Druckschrift eine 3<> Schaltungsanordnung, bei der von dem Prinzip der Änderung des Widerstandes der Abtaststrecke im Mehrfach-Platten-Kondensator Gebrauch gemacht wird. Hierbei speist wiederum eine Gleichstromquelle den in Reihe damit liegenden Mehrfach-Platten-Kondensator und einen damit in Reihe geschalteten Widerstand. Das durch den Mehrfach-Platten-Kondensator hindurchbewegte Medium wird vom Strom ■ durchflossen. W'derstandsänderungen des Mediums bewirken eine Stromänderung. Eine Stromänderung 4<> verursacht an dem in Reihe liegenden Widerstand eine Signalspannung. Die Signalspannung wird über ein RC-Glied auf eine Erfassungsvoiiichtung ausgekoppelt. Ein nach diesem Prinzip arbeitendes Gerät ist nicht geeignet, als Teilchenzähl- und -analysiervorrichtung zu arbeiten, wenn die Suspension verhältnismäßig viele Teilchen enthält. So ist die Mehrfach-Platten-Kondensi tor-Anordnung als Abtastvorrichtung nicht geeignet, die Teilchen zu vereinzeln und lediglich einzelne Teilchen signalmäßig zu erfassen. Bei dieser Mehrfach-Platten-Kondensator-Anordnung können gleichzeitig eine Vielzahl von Teilchen sich durch diese Kondensatoranordnung bewegen. Es ist damit nicht mehr möglich, die Größe und Häufigkeit der einzelnen Teilchen festzustellen. Schließ'ich ist in dieser Druckschrift auch nicht das Problem der Änderung der Eichung bei Änderung der Suspensionsflüssigkeit angesprochen und es ist auch nicht erwähnt, wie die Eingangs- bzw. Ausgangsimpedanzen bzw. der Wert des Widerstandes, an dem die Signalspannung abfällt, bemessen sind.This document also describes a 3 <> Circuit arrangement in which the principle of changing the resistance of the scanning path in the Multiple-plate capacitor use is made. Here, in turn, a direct current source feeds the multiple-plate capacitor in series with it and a resistor connected in series with it. The medium moving through the multiple-plate capacitor is carried by the current ■ flowed through. Changes in the resistance of the medium cause a change in current. A change in current 4 <> causes a signal voltage across the series resistor. The signal voltage is via a RC element decoupled from a detection device. A device that works according to this principle is not suitable as a particle counting and analyzing device to work when the suspension contains a relatively large number of particles. Such is the multiple-plate condensation gate arrangement is not suitable as a scanning device to isolate the particles and only to detect individual particles in terms of signals. With this multiple-plate capacitor arrangement a large number of particles can move through this capacitor arrangement at the same time. It It is no longer possible to determine the size and frequency of the individual particles. After all In this publication, the problem of changing the calibration when the suspension liquid is changed is also not the problem addressed and it is also not mentioned, such as the input and output impedances or the value of the resistance at which the signal voltage drops are measured.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der Untersuchung von physikalischen Eigenschaften von mikroskopischen Teilchen in einer Suspension nachderGB-PS 968491 zu schaffen, welches die gleichen Resultate wie dieses bekannte Gerät mit einfacheren und weniger aufwendigen Schaltungen erreicht, die flexible Konstruktionsparameter besitzen.The invention is based on the object of a device for examining physical properties of microscopic particles in a suspension according to GB-PS 968491 to create which the same Results like this well-known device achieved with simpler and less complex circuits, that have flexible design parameters.

Vor allem soll die Eichung des Gerätes \on Leitf ähigkeitsveränderungen der durch die Tastöffnung sich bewegenden Suspensionsflüssigkeit unabhängig sein.In particular, the calibration of the instrument should \ on conductivity by the Tastöffnung moving suspension liquid ähigkeitsveränderungen be independent.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Stromversorgungsvorrichtung, die Tasiöffnung und eine Induktivität in Reihe geschaltet sind, daß mit der Induktivität die Erfassungsvorrichtung parallel geschaltet ist, daß die Stromversorgungsvotrichtung eine gegenüber der Tastöffnung niedrige Impedanz und die Erfassungsvorrichtung eine gegenüber der Tastöffnung hohe Eingangsimpedanz aufweist.The invention solves this problem in that the power supply device, the pocket opening and an inductance are connected in series that the detection device is connected in parallel with the inductance is that the Stromversorgungsvotrichtung a relative to the key opening low impedance and the Detection device has a high input impedance compared to the sensing opening.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß mit verhältnismäßig einfachen Bauelementen und einer einfachen Schaltungsanordnung erreicht wird, daß die Eichung des Gerätes praktisch unabhängig wird von Veränderungen der Leitfähigkeit der Suspensionsflüssigkeit, die durch die Tastöffnung bewegt wird. The invention offers the advantage that with relatively simple components and a simple Circuit arrangement is achieved that the calibration of the device is practically independent of Changes in the conductivity of the suspension liquid that is moved through the tactile opening.

Hierzu ist vor allem die Induktivität von wesentlicher Bedeutung, welche gleichstrommäßig dem über die Tastöffnung fließenden Gleichstrom einen verhältnismäßig geringen Widerstand bietet. Somit verursachen Stromänderungen, verursacht durch Änderungen der Leitfähigkeit der Suspensionsflüssigkeit, nur vernachlässigbare Spannungsänderungen. Es ist daher keine; Nacheichung notwendig. Andererseits stellt diese Induktivität für die impulsartig auftretenden Teilchensignale einen verhältnismäßig hohen Widerstand dair, so daß an dieser Induktivität doch beträchtliche Signalspannungen abfallen. Die parallel zu dieser Induktivität geschaltete Erfassungsvorrichtung weist vorzugsweise selbst einen hohen Eingangswiderstand auf. Bei besonderer Ausbildung der Induktivität wird es aber auch möglich, daß zwar die Induktivität für die Teilchensignale einen hohen Widerstand bildet, jedoch der Eingangswiderstand der Erfassungsvorrichtung infolge Verwendung von Halbleiterverstärkern od. dgl. einen verhältnismäßig niedrigen Eingangswiderstand besitzen kann.For this purpose, the inductance is of particular importance, which is direct current to the above the tactile opening offers a relatively low resistance to flowing direct current. Thus cause Changes in current caused by changes in the conductivity of the suspension liquid, only negligible voltage changes. It is therefore not a; Recalibration necessary. on the other hand represents this inductance for those that occur in pulses Particle signals have a relatively high resistance, so that this inductance is considerable Signal voltages drop. The detection device connected in parallel with this inductance preferably has a high input resistance itself. With a special design of the inductance but it is also possible that the inductance for the particle signals has a high resistance forms, however, the input resistance of the detection device due to the use of semiconductor amplifiers Od. The like. Can have a relatively low input resistance.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is described below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing explained in more detail. In the drawing shows

Fig. 1 ein Schaltbild des bekannten »Coulter-Zählers, Modell ß«,Fig. 1 is a circuit diagram of the known »Coulter counter, Model ß «,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Ausführungsform nach der Erfindung,Fig. 2 is a circuit diagram of an embodiment according to the invention,

Fig. 3 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung. Fig. 3 is a circuit diagram of a further embodiment according to the invention.

Die bekannte Schaltung des »Coulter-Zählers, Modell B« nachFig. 1 ist allgemein mit 10 bezeichnet. Die Schaltung 10 wird durch eine steuerbare Stromquelle 11 gespeist, die einen Ausgangsstrom /_s erzeugt, der allein von der Einstellung der Steuervorrichtung der Stromquelle abhängt. Solange die Einstellung nicht verändert wird, bleibt der Strom I_s konstant. Wenn die Einstellung verändert wird, verändert sich die Größe des Stromes I₁ auf einen neuen Wert und bleibt dann konstant.The well-known circuit of the "Coulter counter, model B" according to Fig. 1 is designated generally by 10. The circuit 10 is fed by a controllable current source 11 which _{generates an output current / s} which depends solely on the setting of the control device of the current source. As long as the setting is not changed, the current I _s remains constant. If the setting is changed, the magnitude of the current I _{1 changes} to a new value and then remains constant.

Eine Abtastvorrichtung in Form einer Tastöffnung 12 mit zwei Elektroden 12e und 12b befindet sich in Reihenschaltung mit der Stromquelle 11. Der durch die Tastöffnung 12 fließende Strom ist mit /„ bezeichnet. Eine stromempfindliche Erfassungsvorrichtung 14 für die Teilchensignale mit einer niedrigen Eingangsimpedanz mindestens für die Signalamplitude ist zur Tastöffnung 12 parallel geschaltet, wobei eine Ankoppelungsvorrichtung 13 in Form eines Kondensa-A scanning device in the form of a tactile opening 12 with two electrodes 12e and 12b is located in series connection with the current source 11. The current flowing through the tactile opening 12 is denoted by / “. A current-sensitive detection device 14 for the particle signals having a low input impedance at least for the signal amplitude is connected in parallel to the tactile opening 12, with a coupling device 13 in the form of a condensate

tors 13 eingeschaltet ist.gate 13 is turned on.

Die Amplitude eines Impulses, der durch den Durchtritt eines Teilchens durch die Tastöffnung 12 erzeugt wird, läßt sich leicht ermitteln, da bekannt ist, daßThe amplitude of a pulse generated by the passage of a particle through the sensing opening 12 is generated can be easily determined since it is known that

(1) A = 4 + L· (1) A = 4 + L

wobei I_d = Eingangsstrom der Erfassungsvorrichtung 14, und daß für eine gegebene Abtastperiode J^ konstant ist. Hieraus folgt, daß die Veränderung in der Größe von J„, welche durch den Durchtritt eines Teilchens durch die Tastöffnung 12 verursacht wird, gleich und entgegengesetzt der Verändeiung in de»- Größe von I_d ist.where I _d = input current of the sensing device 14 and that for a given sampling period J ^ is constant. From this it follows that the change in the size of J ", which is caused by the passage of a particle through the tactile opening 12, is equal to and opposite to the change in the de" - size of I _d .

Die durch die Verwendung des Modells B erzielten Ergebnisse sind sehr zufriedenstellend, jedoch, wie erwähnt, ist die Verwendung teurer und komplizierter Schaltungen erforderlich.The results obtained by using model B are very satisfactory, however, how mentioned, the use of expensive and complicated circuits is required.

Die Erfindung soll die Unabhängigkeit von der Leitfähigkeit der Suspension und die Stabilität der Eichung mit Hilfe einer einfachen Schaltung erzielen.The invention is intended to be independent of the conductivity of the suspension and the stability of the calibration with the help of a simple circuit.

Eine Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung ist in Fig. 2 allgemein mit 20 bezeichnet. Die Schaltung 20 wird durch eine Stromquelle 21 gespeist. Deren eine Speiseleitung ist mit der Elektrode 12a der Abtastvorrichtung 12 verbunden. Die andere Speiseleitung ist mit der Klemme 23 b einer Gleichstrom-Kurzschlußvorrichtung 23 und mit der einen Eingangsleitung 24 b einer spannungsempfindlichen Erfassungsvorrichtung 24 für die Teilchensignale verbunden. Der Stromkreis wird dadurch geschlossen, daß die Elektrode 12 b der Abtastvorrichtung 12 mit der Klemme 23β der Gleichstrom •Kurzschlußvorrichtung 23 und mit der Eingangsleitung 24 a der Erfassungsvorrichtung 24 verbunden ist.An embodiment of the circuit according to the invention is indicated generally by 20 in FIG. the Circuit 20 is fed by a current source 21. One of its feed lines is connected to the electrode 12a the scanning device 12 connected. The other feed line is connected to the terminal 23 b of a direct current shorting device 23 and connected to one input line 24b of a voltage-sensitive detection device 24 for the particle signals. The circuit is closed in that the electrode 12 b of the scanning device 12 with the terminal 23β of the direct current • short-circuit device 23 and is connected to the input line 24 a of the detection device 24.

Bei dieser Ausführungsform kann die Gleichstrom-Kurzschlußvorrichtung 23 ein Bauelement umfassen, das eine Ausgangsspannung E_d erzeugt, welche eine Funktion des Eingangsstroms / ist, vorzugsweise eine Induktivität 23'. Eine Induktivität 23 besitzt eine niedrige Gleichstromimpedanz sowie eine lineare Übertragungsfunktion. Sie kann leicht an einen weiten Bereich von Signalpegeln und Impedanzbemessungserfordernissen angepaßt werden und hat keinen wesentlichen Leistungsverbrauch.In this embodiment, the direct current short-circuit device 23 can comprise a component _which generates an output voltage E d which is a function of the input current /, preferably an inductance 23 '. An inductor 23 has a low direct current impedance and a linear transfer function. It can be easily adapted to a wide range of signal levels and impedance dimensioning requirements and does not have significant power consumption.

Die Stromquelle 21 besitzt eine niedrige Ausgangsimpedanz in dem Leistungsbereich, in welchem sie betrieben werden soll. Ihre Ausgangsspannung E, bleibt konstant oder innerhalb bestimmter enger Grenzen, wenn sich der Widerstand ihrer Last und der elektrische Strom / durch die Tastöffnung 12 und die Gleichstrom-Kurzschlußvorrichtung 23 infolge des Durchgangs von Teilchen durch die Tastöffnung 12 verändern. Die Stromquelle 21 kann aus einigen in Reihe geschalteten Trockenelementen bestehen.The current source 21 has a low output impedance in the power range in which it is to be operated. Its output voltage E i remains constant or within certain narrow limits when the resistance of its load and the electrical current / through the tactile opening 12 and the direct current short-circuit device 23 change as a result of the passage of particles through the tactile opening 12. The power source 21 can consist of a few drying elements connected in series.

Die spannungsempfindliche Signal-Erfasungsvorrichtung 24 iühfi die gleichen Funktionen wie die stromempfindliche Erfassungsvorrichtung 14 aus, besitzt jedoch einen Verstärker von hoher Eingangsimpedanz, dessen Zuleitung 24a und 24b mit den Klemmen 23 a und 23 b verbunden sind. Die Elemente 23 und 24 befinden sich daher in Parallelschaltung zum Unterschied von der Reihenschaltung der Elemente 13 und 14 in Fig. 1. Da die Eingangsimpedanz des Verstärkers ein Megohm oder mehr betragen kann, fließt ein vernachlässigbarer Strom im Eingangskreis, so daß der Verstärker nur auf Veränderungen in der Spannung anspricht, die an den Klemmen 23 a und 23 ft der Gleichstrom-Kurzschlußvomchtung 23 auftritt. The voltage sensitive signal detection device 24 performs the same functions as that current-sensitive detection device 14, but has an amplifier of high input impedance, whose leads 24a and 24b are connected to terminals 23 a and 23 b. The elements 23 and 24 are therefore connected in parallel in contrast to the series connection of the elements 13 and 14 in Fig. 1. Since the input impedance of the amplifier can be a megohm or more, A negligible current flows in the input circuit, so that the amplifier only reacts to changes in the Voltage responds, which occurs at the terminals 23 a and 23 ft of the DC short-circuit device 23.

Die Wirkungsweise der Schaltung 20 ist, wenn die Gleichstrom-Kurzschlußvorrichtung 23 aus einer Induktivität besteht, wie durch das Induktivitätssymbol 23 angegeben, folgende: Die Stromquelle 21 liefert eine Spannung E₅, die an die Last der Stromquelle angelegt wird, welche durch den Flüssigkeitspfad durch die Tastöffnung 12 und die Induktivität 23 gebildet wird. Dies hat zur Folge, daß der Strom / durch die Last fließt. Da der Gleichstromwiderstand der Induktivität 23 sehr niedrig im Vergleich zu dem Widerstand ist, der zwischen den Elektroden 12a und 12 b hen seht, ist die Größe des Stromes / primär eineThe operation of the circuit 20, when the DC short circuit device 23 consists of an inductance, as indicated by the Induktivitätssymbol 23, the following: The current source 21 supplies a voltage E _5, which is applied to the load of the current source through the fluid pathway by the sensing opening 12 and the inductance 23 is formed. As a result, the current / flows through the load. Since the direct current resistance of the inductor 23 is very low compared to the resistance seen between the electrodes 12a and 12b, the magnitude of the current / is primarily one

*5 Funktion des Widerstandes des Flüssigkeitspfades durch die Tastöffnung 12.* 5 Function of the resistance of the liquid path through the tactile opening 12.

Im statischen Zustand, wenn kein Teilchen abgetastet wird und wenn keine Veränderung in der Leitfähigkeit der Flüssigkeit in der Tastöffnung 12 stattfindet. fließt ein stetiger Gleichstrom durch die Tastöffnung 12.In the static state, when no particle is scanned and if there is no change in the conductivity of the liquid in the tactile opening 12. A steady direct current flows through the tactile opening 12.

Der Durchtritt eines Teilchens durch die Tastöffnurg 12 bewirkt eine impulsartige Veränderung im Widerstand des Strompfades durch die TastöffnungThe passage of a particle through the tactile opening 12 causes a pulse-like change in the resistance of the current path through the tactile opening

12. Da die Spannung E konstant oder nahezu konstant bleibt, verändert sich die Größe des Stromes / impulsartig.12. Since the voltage E remains constant or almost constant, the magnitude of the current changes / impulsively.

Die impulsartige Veränderung im Strom / hat zur Folge, daß eine impulsartige Spannung E_d an den Klemmen 23 und 23 b der Gleichstrom-Kurzschlußvorrichtung 23 erzeugt wird.The pulse-like change in the current / has the consequence that a pulse-like voltage E _{d is} generated at the terminals 23 and 23 b of the direct current short-circuit device 23.

Da die Durchgangszeit dt eines durch die Tastöffnung hindurchtretenden Teilchens in erster Linie von der Strömungsgeschwindigkeit der Suspensionsflüssigkeit und der Länge der Tastöffnung 12 abhängt, sind Veränderungen in ihrer Dauer bei einer praktisch ausgeführten Anlage so klein, daß sie als konstant betrachtet werden kann.Since the transit time dt of a particle passing through the tactile opening depends primarily on the flow velocity of the suspension liquid and the length of the tactile opening 12, changes in its duration in a practically implemented system are so small that they can be regarded as constant.

In vielen Anwendungsfällen, bei welchen ein Teilchenanalysator verwendet wird, verändert sich die Leitfähigkeit der Suspensionsflüssigkeit in der Tastöffnung 12. Das Teilchensignal bleibt aber unabhängig vom spezifischen Widerstand bzw. vom Leitwert der elektrolytischen Suspensionsflüssigkeit. Verständlich wird dies, wenn man berücksichtigt, daß der Tastöff nungswiderstand allein den Tastöff nungsstrom begrenzt. Ferner ist der Änderung des elektrolytischen Widerstandes der Suspensionsflüssigkeit der Tastöffnungswiderstand proportional, d. h. sich immer um den gleichen Prozentsatz davon bei einer bestimmten Teilchengröße ändert, wenn z. B. der Tastöffnungswiderstand infolge Halbierung der Leitfähigkeit der elektrolytischen Suspensionsflüssigkeii verdoppelt wird, so wird auch die Widerstandsänderung infolge eines Teilchens verdoppelt, der Tastöffnungsgleichstrom fällt jedoch auf die Hälfte seines früheren Wertes. Die doppelte Widerstandsänderung multipliziert mit dem halben durch die Tastöffnung fließenden Strom läßt das Signal unverändert.In many applications where a particle analyzer is used, the conductivity of the suspension liquid changes in the tactile opening 12. The particle signal remains independent of the specific resistance or the conductance the electrolytic suspension liquid. This becomes understandable when one takes into account that the Touch opening resistance alone limits the touch opening current. Furthermore, the change is electrolytic Resistance of the suspension fluid proportional to the tactile opening resistance, d. H. always changes by the same percentage thereof at a given particle size if e.g. B. the key opening resistance doubled as a result of halving the conductivity of the electrolytic suspension liquid If the resistance change due to a particle is doubled, the probe opening direct current however, falls to half of its previous value. The double change in resistance multiplied with half the current flowing through the probe opening, the signal leaves unchanged.

Eine weitere Schaltung ist in Fig. 3 gezeigt, und allgemein mit 60 bezeichnet. Die Schaltung 60, die einen Transformator 63 umfaßt, ist der Schaltung 20 mit der Ausnahme identisch, daß die Stromquelle 21 durch eine einstellbare Stromversorgungsvorrichtung 31 ersetzt ist, die eine einstellbare Stromquelle 32 aufweist und eine einfache, billige und anpassungsfähige Ausführungsform besitzt.Another circuit is shown in FIG. 3 and is indicated generally at 60. The circuit 60 that comprises a transformer 63, the circuit 20 is identical with the exception that the current source 21 is replaced by an adjustable power supply device 31 having an adjustable power source 32 and has a simple, inexpensive and adaptable embodiment.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß dieIn this context it should be mentioned that the

einstellbare Stromquelle nicht eine konstante Stromquelle ist. Wenn eine konstante Stromquelle an Stelle der einstellbaren Stromversorgungsvorrichtung 31 verwendet werden würde, würde keine Veränderung des Stromes / beim Durchtritt des Teilchens durch die Tastöffnung 12 auftreten, so daß keine Signalspannung E_d an den Klemmen des Transformators 63 erzeugt wird.adjustable current source is not a constant current source. If a constant current source were used instead of the adjustable power supply device 31, there would be no change in the current / when the particle passes through the sensing opening 12, so that no signal voltage E _{d is} generated at the terminals of the transformer 63.

An die Klemmen der einstellbaren Stromquelle kann ein Kondensator 35 angeschaltet sein, um eine niedrige Ausgangsimpedanz der Stromquelle sicherzustellen, so daß E_s sich nicht verändert, wenn Teilchen abgetastet werden.A capacitor 35 may be connected across the terminals of the adjustable current source in order to ensure a low output impedance of the current source so that E _s does not change when particles are scanned.

Die Schaltung 60 ist in den Anwciidungsfäüen vor teilhaft, bei welchen der Bereich zwischen dem kleinsten und dem größten Teilchenvolumen nicht groß ist. Hiebei wird daran erinnert, daß das Volumen eines sphärischen Teilchens mit der dritten Potenz seines Durchmessers zunimmt. Daher beträgt, wenn eine gegebene Probe Teilchen enthält, deren kleinste und größte Durchmesser ein Verhältnis von 100 : 1 haben, das Verhältnis der Volumen und der Impulsamplituden 1000000 : 1. Es ist im allgemeinen nicht wirtschaftlich, elektronische Verstärker zu bauen, welche solch große Veränderungen in den Signalpegeln verarbeiten können. Es ist daher notwendig, daß Mittel zur Einstellung der Größe des Ausgangsimpulssignals E_d ohne Zerstörung der Eichung vorgesehen sind. Die Schaltung 60 nach F i g. 3 stellt ein solches Mittel dar.The circuit 60 is advantageous in those applications in which the range between the smallest and largest particle volume is not large. Recall that the volume of a spherical particle increases with the cube of its diameter. Thus, if a given sample contains particles whose smallest and largest diameters have a ratio of 100: 1, the ratio of volumes and pulse amplitudes is 1,000,000: 1. It is generally not economical to build electronic amplifiers which make such large variations can process in the signal levels. It is therefore necessary that means are provided for adjusting the size of the output pulse signal E _d without destroying the calibration. The circuit 60 of FIG. 3 represents such a means.

Bei der Schaltung 60 ist eine Einstellvorrichtung zur Veränderung des Wertes von E₅ vorgesehen, damit die Größe von / in geeichten Beträgen eingestellt werden kann, so daß die Größe der an den Klemmen 24a und 24b auftretenden Impulse innerhalb des Bereiches liegt, der von der Signal-Erfassungsvorrichtung 64 verarbeitet werden kann.In circuit 60, an adjustment device is provided for changing the value of E ₅ so that the size of / in calibrated amounts can be adjusted so that the size of the pulses appearing at terminals 24a and 24b is within the range required by the signal -Detection device 64 can be processed.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist eine Einstellvorrichtung 41 über die Leitung 34 angeschaltet. Mit Hilfe eines Einstellknopfes auf der Schautafel kann die Bedienungsperson einen der Werte von C wählen, der verfügbar ist, wie z. B. C₁, C₂, C₃ oder C₄, um dadurch eine entsprechende Veränderung von E_s herbeizuführen.In the embodiment shown in FIG. 3, an adjusting device 41 is connected via line 34. With the aid of an adjustment knob on the display board, the operator can select one of the values of C that is available, such as. B. C ₁ , C ₂ , C ₃ or C ₄ , thereby bringing about a corresponding change in E _s.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltung wurde die Signalerfassungsvorrichtung 24 als spannungsempfindlich und eine hohe Eingangsimpedanz aufweisend beschrieben. Eine Beschränkung der Gestaltung der Schaltungen auf Erfassungsvorrichtungen mit hoher Eingangsimpedanz würde eine unnötige Beschränkung der baulichen Parameter mit Rücksicht auf die große Zahl von Festkörperverstärkern, die am bestenIn the circuit shown in FIG. 2, the signal detection device 24 was found to be voltage sensitive and having a high input impedance. A restriction on the design of the Circuits on sensing devices with high input impedance would become an unnecessary limitation the structural parameters with regard to the large number of solid-state amplifiers, the best

in Schaltungen mit niedriger oder mittlerer Eingangsimpedanz arbeiten. Detektoren mit niedrigen oder mittleren Eingangsimpedanzen können mit diesen Schaltungen verwendet werden, wenn die Wahl der Gleichstrom-Kurzschlußvorrichtung 23 derart getroffen wird, daß die effektive Eingangsimpedanz der Erfassungsvorrichtung von der Tastöffnung aus gesehen, hoch ist, wie bei den anderen Ausführungsformen. Eine Ausführungsform ist in Fig. 3 in Form einer Schaltung 60 dargestellt.work in circuits with low or medium input impedance. Detectors with low or Medium input impedances can be used with these circuits when choosing the DC short-circuit device 23 is made such that the effective input impedance of the detection device viewed from the tactile opening, is high, as in the other embodiments. One embodiment is shown in FIG. 3 in the form of a circuit 60.

Die Schaltung 60 ist mit der Schaltung 20 identisch, mit der Ausnahme daß die Induktivität 23' durch einen Transformator 63 ersetzt ist und an Stelle der spannungsempfindlichen Erfassungsvorrichtung 24 eine Erfassungsvorrichtung 64 von verallgemeinerter Form vorgesehen ist, der eine beliebige Eingangsimpedanz haben kann.Circuit 60 is identical to circuit 20, except that inductor 23 'is replaced by a Transformer 63 is replaced and in place of the voltage-sensitive detection device 24 a sensing device 64 of generalized form is provided which has any input impedance may have.

Die Primärwicklung des Transformators 63 ist mit mehreren Klemmen versehen, welche mit den Bezugsziffern α bis g versehen sind und weiche mit einerThe primary winding of the transformer 63 is provided with several terminals, which are provided with the reference numerals α to g and soft with a

^J5 geeignet gewählten Anzapfung verbunden sind. Jede dieser Klemmen ist mit den Statorklemmen des Wählschalters 62 verbunden. Die Elektrode 12b ist mit der Schleiferklemme des Schalters 62 verbunden. Bei einer solchen Anordnung kann eine beliebige Zahl Windungen der Primärwicklung in den Stromkreis der Tastöffnung 12 geschaltet werden. Die Sekundärwicklung hat ebenso eine Anzahl Anzapfungen, welche mit den Bezugszeichen / bis η gekennzeichnet und mit den Klemmen des Wählschalters 51 verbunden sind. ^J 5 appropriately chosen tap are connected. Each of these terminals is connected to the stator terminals of the selector switch 62. The electrode 12b is connected to the wiper terminal of the switch 62. With such an arrangement, any number of turns of the primary winding can be switched into the circuit of the sensing opening 12. The secondary winding also has a number of taps, which are identified by the reference characters / to η and are connected to the terminals of the selector switch 51.

Der Transformator 63 kann zwei gesonderte Wicklungen haben oder ein Autotransformator sein, wie durch die Verbindungsleitung 65 angegeben, welche mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist.The transformer 63 may have two separate windings or it may be an autotransformer, such as indicated by the connecting line 65, which is shown with a dashed line.

Infolge der Impedanzwandlungseigenschaften des Transformators 63 kann fast jede Eingangsimpedanz der Erfassungsvorrichtung 64 als passende Last für eine gegebene Tastöffnung 12, eine gegebene Suspensionsflüssigkeit und ein gegebenes TeilchenmaterialDue to the impedance converting properties of the transformer 63, almost any input impedance of the detection device 64 as a suitable load for a given tactile opening 12, a given suspension liquid and a given particulate material

durch Verstellen der Schalter 51 und 62 umgewandelt werden, um einen geeigneten Signalimpulspegel und einen guten Rauschabstand zu erzielen.can be converted to an appropriate signal pulse level and by moving switches 51 and 62 to achieve a good signal-to-noise ratio.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Apparatus for studying physical properties of microscopic particles in a suspension with separate suspension parts into the electrodes and by an insulating partition with a tactile opening on the order of the particle size are separated, an electrical detection device for the particle signals, and with a Power supply device which has an electrical flowing through the suspension via the tactile opening Provides electricity as a result of the different electrical properties of particles and suspension as each particle passes through the sensing aperture through the sensing device a measurable electrical particle signal is generated, characterized in that the power supply device (21, 31), the sensing opening (12) and an inductance (23) are connected in series that the detection device with the inductance (24, 64) is connected in parallel for the particle signals that the power supply device is low compared to the sensing opening Impedance and the detection device has a high input impedance compared to the tactile opening having.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inductance (23) is a transformer (63) is.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inductance (23) has taps (a ..., n) .