De Karakterisering van het Deeltje - Eigenschappen van de Geavanceerde Analysator van de Kwaliteitsbeheersing in het Kenmerken van Buitenlandse Deeltjes door Aspex Corporation

Besproken Onderwerpen

Achtergrond
Kwaliteitsbeheersing in Automobiel en Industriële Productie
De Evaluatie van Verontreinigende Stoffen met de Elektronenmicroscopen van het Aftasten (SEM)
Toepassingen van de Persoonlijke Elektronenmicroscopen van het Aftasten (PSEM)
Fundamentele Analyse die Backscatter de Detectors van het Elektron (BSED) Met Behulp Van
De Karakterisering van het Deeltje
De Analyse van Gegevens
   De Traditionele Rapportering van SEM
   Volledig Geautomatiseerde Rapportering en Bevestiging
Het Voorspellen van Dreigende Mislukkingen
   Herhaalbaarheid voor Totaal Gebied van Deeltjes
   Het Begrip van de Verschuivingen van de Distributie van de Grootte
   De Evaluatie van de Materiële Verschuivingen van de Karakterisering met Ternaire Diagrammen
   Implicaties van Gegevens
Samenvatting

Achtergrond

Sinds zijn aanvang, heeft ASPEX gewijd zich aan het worden de erkende deskundige in geautomatiseerde microanalysesoftware en instrumentatie. Over recente jaren, heeft ASPEX zijn nadruk uitgebreid om geautomatiseerde microcontamination kwaliteit-controle systemen aan klanten van deeltje verontreiniging en productienetheidsproblemen te voorzien, evenals innovatieve microanalyseoplossingen voor de controle van de dynamica van slijtage en structurele moeheid in motoren, motoren, en andere mechanische systemen als deel van vooruitlopende onderhoudsprogramma's.

Onze opdracht bij ASPEX moet onze klanten een TOTALE OPLOSSING aan hun microanalysevereisten in dagelijkse productiemilieu's brengen - oplossingen die hen kunnen helpen nieuwe normen van productkwaliteit bereiken, het werken en garantiekosten drukken, en hun bodemlijnen verbeteren.

Kwaliteitsbeheersing in Automobiel en Industriële Productie

De Traditionele controlepraktijken in de automobiel en industriële verwerkende bedrijven baseren zich typisch op visuele inspecties van filtermembranen nadat zij gravimetrisch zijn gewogen om de aanwezige hoeveelheid puin te bepalen. De Deeltjes worden direct betrokken voor diverse mislukkingswijzen van producten en kunnen met verhoogde garantiekosten worden verbonden. Bovendien kunnen de optische microscopen en de optische scanners worden gebruikt om fundamentele het rangschikken informatie te verkrijgen. Tijdens het laatste decennium is de extra nadruk gelegd op wat nog belangrijker is het identificeren van de bron van de verontreiniging, en verminderend en/of het elimineren van het van het proces. Jammer Genoeg schieten de traditionele methodes van verontreiniging controle in het opzicht te kort - geen materiële speciation kan worden verkregen. Dientengevolge, is een elektronenmicroscoop vaak aangewend om het filtermembraan manueel te inspecteren om slechts een paar zeer belangrijke deeltjes van belang te kenmerken. Deze algemene benadering van verontreinigingscontrole is efficiënt; nochtans is het intensieve arbeid - en is gekend irreproducible en hoogst veranderlijk om te zijn.

De Evaluatie van Verontreinigende Stoffen met de Elektronenmicroscopen van het Aftasten (SEM)

De implementatie van een meer gestroomlijnde benadering, specifieker, die slechts één enkele analysestap vereist, is kritiek aan het ondersteunen van een succesvol laboratorium van de deeltjesverontreiniging. Vaker wel dan niet, overwegen de fabrikanten het gebruik van een aftastenelektronenmicroscoop (SEM) om verontreinigingsevaluaties als uitstekend hulpmiddel voor weergave en materialenkarakterisering te leiden. Nochtans, is één zeer belangrijke functionaliteit van SEM die wordt overzien dat het een zeer efficiënte scanner is. Rekening Houdend met dit, werd een Geavanceerd Systeem (AQC) van de Kwaliteitsbeheersing ontwikkeld om toe te staan de onderzoekers meer tijd bij het bepalen van een correctieve actie dan bij het analyseren van de steekproeven zelf doorbrengen. De Deeltjes van belang in SEM worden opgelost door hun gemiddeld atoomaantal. Aangezien het puin op het materiaal van het filtermembraan wordt verzameld, bestaat een inherent contrastmechanisme dusdanig dat de deeltjes helder lijken en de achtergrond lijkt donker. Derhalve kan de analysator bepalen welk deel van de steekproef een deeltje is en welk deel van de steekproef achtergrond is. Door het gebruik van een unieke reeks hardware, computeralgoritmen, en gegevensbeheeroplossingen, handhaaft AQC transparantie van het instrument aan het proces en zijn exploitanten door volledig onbeheerde steekproeven af te tasten.

Toepassingen van de Persoonlijke Elektronenmicroscopen van het Aftasten (PSEM)

In 1992, introduceerde het Bedrijf ASPEX het originele Persoonlijke die Elektron Microscope® van het Aftasten (PSEM) en was het eerste aanbieden van een microscoop voor milieu's voor meerdere gebruikers en een lage kostenalternatief wordt ontworpen aan microscopen die tegelijkertijd worden geproduceerd. In De Loop Van de jaren, is Persoonlijke SEM® in diverse toepassingen aangewend die van forensische geneeskunde tot militaire toepassingen gaan. Meer onlangs, maken een geïndustrialiseerde verpakking en een vermindering van grootte tot het een ideaal hulpmiddel voor fabrikanten. Één van de kern fundamentele mogelijkheden van Persoonlijke SEM® is zijn capaciteit om onbeheerd in werking te stellen en voor deeltjes af te tasten. Bovendien is een gegevensbeheersysteem ontwikkeld verbetert rapportgeneratie en vermindert de het werklading van de exploitanten.

Fundamentele Analyse die Backscatter de Detectors van het Elektron (BSED) Met Behulp Van

AQC is gebaseerd op een standaardelektronenmicroscoopconfiguratie (Figuur 1). Het gebruikt een de zenderbron van het Wolfram om elektronen te produceren. De Elektronen worden dan geconcentreerd aan een punt op de membraanoppervlakte en de straal is geveegde van links naar rechts en volledig in een ruw stappend patroon. Tijdens de interactie van de straal bij elk pixel, koolstof en zuurstof produceren de molecules van het membraan backscatter elektronen (BSE). De efficiency van BSE generatie van het membraan is vrij inefficiënt zo zeer weinig BSE wordt ontdekt door de positie backscatter van de elektronendetector (BSED) boven de steekproef.

Figuur 1. De Opstelling van de Analysator

Aangezien de straal door de steekproef (Figuur 2) blijft aftasten, wordt het signaal BSED voortdurend gecontroleerd en zodra de straal met een eigenschap in wisselwerking staat, zal het signaal BSED stijgen. Dit is toe te schrijven aan een waarneembare verhoging van het gemiddelde atoomaantal van de steekproef, in dit geval de atoomveranderingen van Co in een aluminium of roestvrij staaldeeltje.

Figuur 2. De Geautomatiseerde Analyse van de Eigenschap

Een verhoging van het atoomaantal verhoogt de efficiency van BSE generatie (Figuur 3), resulterend in een verhogingsBSED signaal op de analysator. Zodra een eigenschap wordt ontdekt, is een het meten algoritme bezet, waardoor de grootte en de vorm van het deeltje worden bepaald. Tot Slot wordt de straal geplaatst op het deeltje om zijn elementaire samenstelling te bepalen. Dit proces is uniek aan PSEM toe te schrijven aan zijn geïntegreerd hardware en softwarepakket en staat deeltjesopsporing toe die zich van 30 NM aan 5 mm uitstrekken. Zonder vereis de beeldverwerking zoals al andere apparatuur van SEM vereist, worden de analysetijden 10 keer verminderd hoger dan. Tot Slot verstrekt PSEM extra flexibiliteit voor de analyse van de deeltjesvorm van „complexe“ onregelmatig gevormde eigenschappen.

Figuur 3. Backscatter het Contrast van het Elektron

De Karakterisering van het Deeltje

Om deeltjesverontreiniging volledig te begrijpen, begrijpt de eerste stap wat momenteel in het systeem aanwezig is (Figuur 4). Het belangrijkste doel van deze projecten is een Controleprogramma van de Kwaliteit uit te voeren dat werkt. Zoals door de stroomgrafiek van implementatie kan worden gezien, moet zich de basisinformatie over de deeltjes eerst begrijpen en gebruik dat informatie om de generatie van deeltjes in het proces te controleren. Dit vereist de identificatie van het materiaal en uiteindelijk de verwijdering of minimalisering van het materiaal van belang. Op implementatie van het bemonsteringsprotocol, kan AQC deze geavanceerde karakteriseringsinformatie verstrekken.

Figuur 4. Overzicht van implementatie voor de Afdeling van de Kwaliteit.

Het instrument bepaalt eerst de plaats, de grootte en de vorm van een deeltje (Figuur 5).

Figuur 5. De Grootte en de Vorm van het Deeltje. Juist Beeld - wijst op het gebruik van een segmentatiealgoritme om complexe en overlappende deeltjes te kenmerken.

Daarnaast wordt het deeltje gekenmerkt met Spectroscopie van de Röntgenstraal van de Energie de Verbrokkelde (EDS) om de elementaire samenstelling van de ontdekte eigenschap te bepalen (Figuur 6). AQC slaat al dan „deeltje-door-deeltje“ de informatie in een gegevensbestand voor verdere interpretatie op.

Figuur 6. De Karakterisering van het Deeltje. Linker - Spectrums van de Spectrometer van de Energie de Verbrokkelde. Recht - Geautomatiseerde die bepaling van de samenstelling van het deeltje op het verworven spectrum wordt gebaseerd.

De Analyse van Gegevens

De Traditionele Rapportering van SEM

De Rapportering gebruikend standaardtechnologie SEM/EDS en software kan tijdrovend zijn en aanzienlijke deskundigheid inzake de technologie (Figuur 7) vereisen. Zodra voorbereid, worden de steekproeven manueel of automatisch afgetast voor verontreiniging en een gegevensserie kan voor spreadsheet gebaseerde rapportering worden tot stand gebracht en worden gebruikt. Het Verdere overzicht en het historische van verwijzingen voorzien worden vereist door een analist aan goedgekeurde gegevensintegriteit en procesbeheersing.

Figuur 7. Traditionele rapporterings gebruikende SEM gegevens.

Volledig Geautomatiseerde Rapportering en Bevestiging

De behoefte aan een routineverontreinigingscontroleprogramma is belangrijk in meest farmaceutische, automobiel, en industriële fabrikanten. In deze gevallen, wordt de tijd het effectiefst doorgebracht creërend aangewezen acties voor het verbeteren van verontreinigingsproblemen. De Traditionele elektronenmicroscopen vereisen een significante hoeveelheid tijd niet alleen om de gegevens voor deeltjesanalyse maar ook voor arbeid te verwerven - intensieve en gegevens die, zoals hierboven vermeld herzien rapporteren.

Dientengevolge, heeft ASPEX® de Perception™ eXecutive™ softwarereeks ontwikkeld (Figuur 8). Perception™ eXecutive™ is geavanceerde een gegeven-beheer oplossing die een unieke reeks van hardware, computeralgoritmen gebruikt, en geautomatiseerd meldend software om voor volledig het geautomatiseerde melden van de gegevens van de deeltjesanalyse toe te staan. Bovendien kan Perception™ eXecutive™ steungegevensbeheer voor een veelvoudig instrumentenmilieu. Deze eigenschappen staan ASPEX® toe om tot een gebruikerservaring in tegenstelling tot een ander geautomatiseerd systeem SEM/EDS in de industrie-transparantie van het instrument aan het proces en zijn exploitanten te leiden.

Figuur 8. EXecutiveTM het overzicht van de Reeks van de Software AQCTM PerceptionTM.

Het Voorspellen van Dreigende Mislukkingen

Herhaalbaarheid voor Totaal Gebied van Deeltjes

om kwaliteit beter na te gaan van producten en het voorspellen van dreigende mislukkingen moeten de betrouwbaarheid van de meting en verscheidene evaluerende maatregelen worden bepaald. Typisch worden deze ook gebruikt voor neigende doeleinden om te bepalen wanneer het proces „in controle“ is. Zoals door Figuur 9 kan worden gezien, biedt AQC een superieure betrouwbaarheid en een herhaalbaarheid van maatregelen in vergelijking met traditioneel SEM en optische microscooptechnieken aan.

Figuur 9. De resultaten van het Pand R&R van een analyse van deeltjes op een filtermembraan.

Het Begrip van de Verschuivingen van de Distributie van de Grootte

De de distributieverschuivingen van de Grootte kunnen worden gebruikt om op extra moeheid op een product in gebruik te wijzen. Van de gegevens hieronder (Figuur 10), zijn er duidelijke verschillen tussen een normale basislijnsteekproef en Bemonstert A en Sample B. Zowel zijn A als B resultaten van verschillende soorten mislukkingen in het proces en tijdens verrichting. De Steekproef A is in het bijzonder het resultaat van een verhoging van slijtagepuin die van M50NiL in een Straalmotor dragen. Gebruikend deze resultaten, kan de fabrikant dreigende mislukkingen van de motoren voorspellen en de betrouwbaarheid van de vliegtuigen voor vlucht bepalen.

Figuur 10. De Veranderingen van de Distributie van de Grootte voor steekproeven van de mislukkingen van de Straalmotor

De Evaluatie van de Materiële Verschuivingen van de Karakterisering met Ternaire Diagrammen

Door chemische analyse, kunnen de unieke groepen deeltjes gemakkelijk terug naar hun bron worden geïdentificeerd en worden gevonden. Hier tonen wij de capaciteit van ternaire diagrammen aan om verschuivingen in bevolking gemakkelijk te identificeren en kenmerken (Figuur 11) te dragen. Elke punt wijst op één enkel deeltje dat werd geanalyseerd. De kleur van de punt wijst op de oppervlakte van het deeltje.

Figuur 11. Ternaire diagrammen die materiële karakteriseringsverschuivingen illustreren.

Implicaties van Gegevens

Samenvatting

De komst van nieuwe productieprocessen en strakke tolerantieontwerpen heeft nadruk op controle en productiekosten verhoogd. Deeltje-door-Deeltje het tellen, het rangschikken, het vormen, en de identificatie kunnen een rijkdom aan informatie voor een individuele gebruiker opsommen. Het pakket ASPEX® werd AQC ontwikkeld om de behoefte aan de hoogst het opgeleide deskundigen van SEM en personeel van de gegevensanalyse te verminderen. Om deze taken te verwezenlijken, werd een gegevensbestandarchitectuur gebruikt om hopen van informatie te nemen en geautomatiseerde gegevensanalyse uit te voeren om een output te produceren die gemakkelijk interpreteerbaar is. Wanneer gecombineerd met van de de hoge prestatiesdeeltje en eigenschap van ASPEX® analysatoren, verstrekt Perception™ eXecutive™ foutloos een nieuw gegeven meldend vermogen dat voor u - niet tegen u werkt. Het pakket AQC biedt daarnaast sommige standaard industriële gebaseerde rapporteringsmalplaatjes, dergelijke ISO 16232 voor deeltjesverontreiniging in aan automobieldelen, om implementatiekalenders te stroomlijnen en de terugkeer op investeringskalender te verkorten. Gebruikend deze nieuwe geavanceerde kwaliteitsbeheersing algoritmen, hebben de ingenieurs nu de capaciteit buitenlands deeltjesmateriaal gemakkelijk om te volgen en hoe het hun processen uitvoert. Door vergelijking, veroorlooft deze nieuwe analysator en softwarealgoritmen zich superieure bruikbaarheid en reproduceerbaarheid.

Bron: Het Bedrijf van Aspex

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve Bedrijf Aspex