自动对焦如何节省XRF镀层分析时间

利用镀层XRF(X射线荧光)进行测量涉及多项步骤,但是对焦(即正确设置X射线管、零件和检测器之间的几何位置)是最关键的步骤,因为它直接影响结果的准确性。在操作员找到测量位置后,需要对焦零件。

传统仪器通过激光对焦或视频对焦完成上述对焦。日立的最新XRF镀层分析仪FT230可以使用激光对焦,但也提供两种自动对焦功能来加速和简化这一步骤。

自动对焦如何节省XRF镀层分析时间

 

自动接近功能可测量从X射线管到零件之间的距离,并自动将X射线管移动到预定义的工作距离。自动对焦(有时又称“与距离无关的测量”)也会测量从X射线管到零件之间的距离,但不会移动X射线管,而是将X射线管保持在相同的高度,并使用测得的距离来校正新的几何计算模式以获得正确结果。两种方法均有各自的用途,使用任一种方法都可以大大提高测试程序的速度。这会让您会节省很多时间啊!

自动接近相关说明

为从XRF镀层分析仪获得一致的结果,在每次进行测量时,最好使X射线管、零件和探测器之间的距离保持相同。这是因为X射线的强度取决于距离而且射线管—零件—探测器之间几何位置的变化会影响厚度测量结果。

在一般情况下,XRF镀层分析仪采用对焦激光和视频对焦(评估图像对比度)这两种方法中的一种来保持这种重要的几何位置。台式分析仪的分析头(包括X射线管和探测器)上下移动,直至分析仪对焦程序得以完成,在某些情况下,需操作员略微进行最后调整。前述程序的初始化、移动和完成需要一定时间,而且如果操作员需做出决策,也可能引入误判。

日立FT230可配置一种被称为自动接近的功能,只需点击一下即可将分析头移动到正确位置。仪器内部的传感器可测量到样品的距离。当启用自动接近功能时,仪器会将前述距离与校准中所选工作距离(也被称为焦距)进行比较,并将分析头移至该位置。由此为操作员提供高置信度的准确结果,而无需花费较长时间,也不会在零件对焦中出错。

一项简单的实验可举例说明自动接近功能的优点。将六份高度为4.8 – 6.6”(1.9 – 2.6 cm)的零件加载到样品室内。操作员创建多点程序,以便在各零件上分别测量一个位置。

这项操作由经过培训的同一操作员采用两种方法完成:一种方法是对焦激光(分析头移动,而操作员决定零件何时对焦);另一种方法是自动接近(分析头自动移动到正确焦距处,无需操作员干预)。由于两种场景中的测量时间相同,因此只需考虑程序创建时间。相关实验结果如下所示:

仅采用激光对焦创建6点程序所需时间:44秒

采用自动接近创建6点程序所需时间:29秒

节省时间:15秒(即省时33%)

 

这看似省时不多,但在通常情况下,若每天重复这种操作50次,则操作员可节省12分钟,并将所节省的时间用于开展其它工作。在200天内采用自动接近功能可为XRF操作员创造近40小时或者近1个工作周的额外生产力。自动接近功能可与广域相机等其它功能相结合,以在拟测量样品的制备过程中节省更多时间。

自动对焦相关说明

在定位零件进行测量后,按下开始按钮之前的最后一项步骤是对焦零件。通常可以利用对焦激光或者图像对比度评估程序来实现该操作。

无论采用对焦激光还是图像对比度评估程序,分析仪的分析头(包括X射线管和探测器)均会上下移动,直至分析仪的对焦程序得以完成,在某些情况下,需要操作员进行较小的/细微的最终调整。前述程序的初始化、移动和完成需要一定时间,而且如果操作员需做出决策,也可能引入误判。

日立FT230也可配备自动对焦功能,无需操作员参与,而且不会移动分析仪的分析头。当启用自动对焦功能时,相机不断对焦于测量十字线中的零件。相应程序甚至测量到每个零件的距离,这使得操作员可以测量具有不同高度或者台阶式几何形状的零部件。这种快到令人难以置信的测量速度可在确保操作员花费更少时间设置零件的同时应对更大的测试量。

一项简单的实验可举例说明自动对焦功能的优点。将六份高度为4.8 – 6.6”(1.9 – 2.6 cm)的零件加载到样品室内。操作员创建多点程序,以便在各零件上分别测量一个位置。

该操作由经过培训的同一操作员采用两种方法完成:一种方法是对焦激光(分析头移动,而操作员决定零件何时对焦);另一种方法是自动对焦(分析头不会移动,而且操作员也没有就对焦进行任何输入操作)。由于两种场景中的测量时间相同,因此只需考虑程序创建时间。实验结果如下所示:

仅采用激光对焦创建6点程序所需时间:44秒

采用自动对焦创建6点程序所需时间:17秒

节省时间:27秒(即省时62%) 

 

这种省时量对于单次运行而言相当不错;但是,考虑到通常每天至少需进行50次类似运行,可以节省多少时间?答案是一天中总共可节省22分钟以上,而且操作员还能腾出时间开展其它工作。在200天内自动对焦功能可为XRF操作员创造超过76小时或者近两个工作周的额外生产力。自动对焦功能可与广域相机等其它功能相结合,以在拟测量样品的制备过程中节省更多时间。

零件高度的范围越大,自动对焦功能的优势就越明显,因为操作员在分析头位置调整方面所花时间更少。此外,在采用对焦激光方法时,零件高度的范围受工作距离(也被称为焦距)限制。通过自动对焦功能,FT230可测量其高度变化不超过3.1”(80mm)的零件。 

最后,FT230台式XRF镀层分析仪设计针对于大量缩短测量时间。由于样品设置和测量方法的选择会花费大多数时间,而自动化和创新软件的引入使FT230分析仪得以实现简单化、智能化。

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日期: 19 July 2022

作者: Matt Kreiner, Product Manager – Coatings Analysis

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