Die Röntgenfluoreszenzmethode, die seit Beginn der 80er Jahre zur Schichtdickenmessung und zur Materialanalyse eingesetzt wird, gewinnt immer größere Bedeutung. Mit ihrer unübertroffenen Präzision, ihrer Vielseitigkeit, Schnelligkeit und der guten Automatisierbarkeit ist diese Meßmethode praktisch für alle technisch relevanten Schichtsysteme und für große Meßvolumina ideal geeignet.
Die entscheidenden Verbesserungen zielen auf Vereinfachung im praktischen Gebrauch. Beispielsweise bei der Justierung des Meßgegenstandes im Gerät: Mußte bisher der Meßtisch mit dem Meßgegenstand separat verfahren werden, kann jetzt die Positionierung mit Hilfe der Maus der PC Steuer- und Auswerteeinheit vorgenommen werden. Wenn der Benutzer auf dem Monitor das vergrößerte Videobild des Prüfteiles vor sich sieht, genügt es, mit dem Cursor die gewünschte Meßstelle anzuklicken. Der Tisch verfährt dann selbsttätig in die gewünschte Position unter dem Röntgenstrahl. Nach diesem „Point & Shot-Prinzip“ kann der Meßgegenstand beliebig und dabei sehr exakt bewegt werden. Für den Benutzer ist es somit einfach, die Oberfläche zu betrachten, den gewünschten Oberflächenbereich aufzusuchen und die Meßstellen zu bestimmen. Bis zum programmgesteuerten, vollautomatischen Vermessen eines Teils an mehreren vorgegebenen Stellen ist es dann nur noch ein kleiner Schritt.
Vereinfachte Justierung
Da die Meßflächen technischer Bauteile in der Regel nicht eben sind, sondern der Abstand zwischen Meßpunkt und Detektoreinheit veränderlich ist, stellte sich der Hersteller die Aufgabe, auch die Justierung in vertikaler Richtung zu vereinfachen. Dazu genügt es jetzt, daß der Benutzer die Meßstelle am Monitor scharf einstellt. Mit dieser Einstellung ist eine optisch gesteuerte Abstandskorrektur der Meßwerte verbunden. Jetzt können auch auf einer nichtebenen Meßfläche mehrere Meßpunkte direkt nacheinander abgearbeitet werden. Nach der Kontrolle einer kleinen Schraube kann ohne die bisher notwendige Neufokussierung durch mechanisches Verstellen sofort ein größerer Gegenstand gemessen werden. Für den Arbeitsablauf in einer Galvanik ist dies eine erhebliche Arbeitserleichterung.
Eine weitere attraktive Neuerung sind die „Applications Kits“. Sie vereinfachen die Gerätejustierung auf neue Meßaufgaben derart, daß sie auch von weniger versierten Anwendern ausgeführt werden kann. Ein „Application Kit“ faßt für eine Gruppe anverwandter Anwendungen (zum Beispiel: Ni/Fe, Ni/FeNi, Ni/FeCoNi, Ni/A1, NiP/Fe, NiP/FeNi, NiP/FeCoNi, NiP/A1) alle erforderlichen Meßaufgabendefinitionen, Geräteeinstellungen und Kalibriervorgaben zusammen.
Im übrigen ist es mit der anwendungsspezifischen Software WinFTM möglich, auch sehr komplexe Schichtsysteme (Dreifachschichten wie beispielsweise Cr/Ni/Cu auf Eisen oder Kunststoff; Legierungsschichten) schnell und ohne Kalibriernormale zu überprüfen. Hier genügt es, wenn der Benutzer zur Definition der anstehenden Meßaufgabe die am Schichtsystem beteiligten Elemente eingibt und den Trägerwerkstoff definiert. Danach ist das Gerät sofort meßbereit.
Couloscope wurde vereinfacht
Mit dem neuen COULOSCOPE CMS setzt der Anbieter darüber hinaus einen neuen Standard in der coulometrischen Schichtdickenmessung. Die Vorbereitung und Durchführung der Messung sind jetzt so weit vereinfacht, daß im wesentlichen nur noch die reine Ablösung der Schicht durch den Elektrolyt beim Zeitaufwand ins Gewicht fällt. Dabei ist die dem Verfahren innewohnende Flexibilität in keiner Weise eingeengt. Im Gegenteil.- Eine neue 0,6 mm Meßzelle, die einstellbare Empfindlichkeit sowie die Definition neuer Meßaufgaben im Speicher erweitern die Arbeitsmöglichkeiten.
Einfache Stichprobenmessung
Die coulometrische Schichtdickenmessung ist eine erprobte, einfache und nach wie vor auch eine der beliebtesten Methoden. Sie eignet sich sowohl für die Produktionsüberwachung in der Galvanik, als auch für die Eingangskontrolle an fertigen Teilen. Große Bedeutung hat das Verfahren unter anderem an metallisierten Kunststoffoberflächen erlangt. Seine wesentlichen Vorzüge sind das einfach zu überblickende Meßprinzip, die universelle Einsetzbarkeit sowie der vergleichsweise geringe Geräteaufwand. Da allerdings die Messung relativ viel Zeit in Anspruch nimmt, liegt das wirtschaftliche Optimum eher bei stichprobenartigen Messungen und geringem Prüfumfang.
Bei der coulometrischen Messung nach DIN EN ISO 2177 wird eine Metallschicht mit einem Elektrolyten vom Grundwerkstoff durch kontrollierte Zuführung von elektrischem Strom abgelöst. Die Meßfläche wird durch die auswechselbare Kunststoffdichtung der Meßzelle definiert. Die Meßzelle enthält einen geeigneten Elektrolyten. Mit einem konstanten Kathodenstrom und einer exakt definierten Meßfläche ist die Schichtdicke eine Funktion der Zeitdauer des Ablösevorgangs – ein Zusammenhang, der sich zur Dickenmessung nutzen läßt. Beim Verschwinden des letzten Schichtrestes entsteht ein Spannungssprung, der das Ende der Messung anzeigt. Bei Mehrfachschichten ist dies das Signal für den Wechsel des Elektrolyten.
Neue Anforderungen
In jüngster Zeit haben sich die Anforderungen an Produktionsprozesse gewandelt. Der gewachsene Personalaufwand hat den Trend zur Automatisierung – auch bei Meßvorgängen verstärkt. So ist auch beim coulometrischen Verfahren, trotz des günstigen Gerätepreises, Rationalisierungsbedarf entstanden.
Dieser Entwicklung wurde mit der Entwicklung eines völlig neuen coulometrischen Meßsystems Rechnung getragen. Nachdem bereits beim Vorgängermodell die Meßwertverarbeitung automatisiert wurde, zielt das neue COULOSCOPE CMS vor allem auf vereinfachte Handhabung.
Dazu trägt zunächst das neu konzipierte Stativ bei. Die Elektrolyteinrichtung ist jetzt in Vorratsbehälter und Meßzelle unterteilt, mit einer Pumpe, die den Elektrolyten, zwischen beiden fördert. Die gesamte Einrichtung kann, wenn ein Elektrolytwechsel ansteht, mit zwei Handgriffen in kürzester Zeit ausgetauscht werden.
Die Standardsoftware bietet dem Benutzer etwa 100 vordefinierte Meßaufgaben mit vorgegebenem Elektrolyt. Für weitere 200 ist Speicherplatz vorgesehen. Spätestens nach einer gewissen Einarbeitungszeit kann der Bediener das Gerät für praktisch alle in seinem Bereich anfallenden Messungen mit einem Tastendruck vorbereiten.
Vor Beginn der Messung werden Ablösegeschwindigkeit und Meßzellengröße ausgewählt. Die Ablösegeschwindigkeit läßt sich zwischen 0,1 und 50 µm/min. einstellen; im allgemeinen wird sie so gewählt, daß die Messung zwischen 1 und 2 Minuten in Anspruch nimmt. Während des Messens wird der Spannungsverlauf am Display graphisch dargestellt. Dabei kann – auch das ist neu – der Abschaltpunkt über den Cursor direkt an der Ablösekurve definiert werden. Der Bediener kann auf diese Weise die Empfindlichkeit variieren – eine Möglichkeit, die vor allem bei Diffusionsschichten mit nicht klar abgegrenztem Übergang Vorteile bietet.
Neben den bislang verfügbaren Durchmessern von 3,2 mm, 2,2 mm und 1,5 mm steht jetzt eine vierte Meßzelle mit nur 0,6 mm Durchmesser zur Verfügung. Dadurch ist der Anwendungsbereich bei Kleinteilen und schwierigen Geometrien größer geworden, und auch die Meßmöglichkeiten an Mehrfachschichten werden erweitert.
Für die Speicherung und Auswertung der Ergebnisse stehen nunmehr 50 Applikationsspeicher für meßaufgabenspezifische Parameter und Meßwerte zur Verfügung.
CONTROL Halle 2 / L613
Weitere Informationen A QE 503
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