XRF-te st no g niet uit geëvolueerd

Röntgenfluorescentiespectrometrie is bijna honderd jaar oud. Is XRF dan ook uitgeëvolueerd? Zeker niet, vindt Rob Verstegen van Verlab. De hardware wordt steeds meer verfijnd en data en AI spelen meer en meer een rol. “Te meten producten worden steeds kleiner, en de te meten laagjes steeds dunner.”

In de basis is XRF natuurlijk gewoon wat het is: een röntgenbuis die röntgenstraling zo dicht mogelijk bij een monster brengt om een zo groot mogelijke hoeveelheid uorescentie te creëren. Dat weet Rob Verstegen, directeur van Verlab, ook wel, met zijn 35 jaar er varing op het gebied van XRF-apparatuur Toch ziet hij continu verbeteringen. Het is de continue evolutie van een techniek, zo je wilt.

“Kijk naar de röntgenbuis. Daar gebruikte men voorheen meestal een standaardbuis voor, maar de meeste apparaten gebruiken nu een microfocus-röntgenbuis. Zo wordt de röntgenstraling meer gericht op één plek, waardoor er een hogere intensiteit is op het punt waar je meet. Aan de detectiezijde is ook een aantal fases van verbetering geweest. Nu gebruiken we ssd’s, oftewel solid state detectors, met een hele hoge resolutie die ook nog eens ongevoelig is voor temperatuurinvloeden en dergelijke.”

Een andere verandering betreft het vermogen. Dat is afgelopen jaren van 50 naar 100 watt gegaan. Tegenwoordig kun je niet meer af met een collimator zoals die eerder werd gebruikt. Vroeger was dat eigenlijk niet meer dan een gaatje waarmee je een röntgenstraal begrenst. Vandaag de dag gebruik je een collimator die het signaal zelf collimeert, met behulp van polycapillaire optica. Normaal kun je een röntgenstraal niet buigen, maar de moderne collimatoren kun je wel naar een punt toe focussen. Dat moet ook wel, omdat de producten steeds kleiner worden en de te meten laagjes dunner, vooral in de elektronica.

REAL-TIME DATAVERWERKING

Verstegen: “Het gaat om opper vlaktes van micrometers. Dat vereist wat van je meetinstrument, maar ook van de mechaniek en de optica eromheen. De opper vlakte is k lein, en je moet het ook nog eens onder de microscoop krijgen. Daar voor heb je jngestuurde x/y-tafels nodig.”

Tegenwoordig communiceren de meetapparaten met de diverse (ERP-)systemen. Data worden een-op - een overgezet. “Er wordt geëist dat data worden opgeslagen, zeker als je zaken doet met grotere ondernemingen. Bij een k leiner galvanisch bedrijf volstaat een meetrapport. Elektronicafabrik anten willen en moeten data verwerken in hun eigen k waliteitssystemen. Daar voor moet je de juiste interfaces hebben. Dat kan real-time, maar het k an ook in een netwerk terechtkomen, voor latere verwerk ing.” De vraag naar real-time dataverwerk ing is volgens Verstegen nog niet zo heel groot. In de procesindustrie wend je de data aan om te kunnen bijsturen. De klanten van Verstegen gebruiken de meetwaardes vooral om rapportages en tracering mogelijk te maken.

Ai

Verlab is ver tegenwoordiger van Hitachi in de Benelux. Het Japanse bedrijf heef t juist een volledig nieuw toestel ontworpen, mede met het oog op verdergaande digitalisering: de FT230. Verstegen: “Hitachi is begonnen met een blanco vel en heeft zich afgevraagd wat de gebruiker het liefst wil. Natuurlijk blijven een röntgenbuis en een detector de kern. Maar alles er omheen is onder de loep genomen. Wat kwam daar uit? Gebruikers willen en moeten eenvoudig en snel werken. Tijd is geld en er moet zo snel mogelijk een meetresultaat zijn. Dat moet zo makkelijk mogelijk worden gemaakt voor een operator.”

Niet voor niets is de FT230 ontworpen om de hoeveelheid tijd die nodig is om een XRF-meting uit te voeren te verminderen. Met traditionele XRF-instrumenten gaat ongeveer 72 procent van de testtijd verloren bij het instellen, wat betekent dat operators aanzienlijk meer tijd besteden aan het voorbereiden van een meting en het manipuleren van de resultaten dan het instrument besteedt aan het analyseren van het onderdeel.

Een ander voorbeeld: vroeger had je veel informatie op het beeldscherm en een k lein gedeelte van het display toonde videobeeld. Veel van de informatie was eigenlijk niet direct nodig. Nu is het andersom: een groot beeld toont video, en verder is alleen de essentiële informatie zichtbaar. Dat is e ciënte eenvoud, meent Verstegen. Ook heeft de FT230 een dubbele camera. Met de ene camera wordt het gefocuste deel in beeld gebracht, terwijl de andere camera het hele product laat zien.

“Een echte innovatie is ‘ nd my par t’, gebaseerd op AI. Find my par t selecteer t automatisch de functies die moeten worden gemeten, de analytische routines en rappor tageregels, zodat de operator minder tijd besteedt aan het gebruik van de XRF en meer tijd heeft om aan de resultaten te werken. De ingebouwde, door de gebruiker gebouwde bibliotheek kan eenvoudig worden uitgebreid om nieuwe onderdelen en nieuwe routines aan te kunnen, naarmate het werk verandert. Het toestel leert de producten dus kennen. Het bouwt in de loop der tijd een database op en zo worden producten herkenbaar voor de meter. Dat levert een heleboel tijdswinst op.”

We vragen Verstegen wat de uitdagingen zijn. “Snelheid. Dat is het belangrijkste. De meettijd is nu tien seconden. Dat kan eigenlijk worden teruggebracht tot de tijd van een piepje. Zink op ijzer, daar hoef je echt geen tien seconden voor te meten, dat kan ook in twee tellen.”

Natuurlijk blijft de beperk ing van XRF dat niet alles k an worden gemeten; het blijft beperkt tot de 72 elementen van magnesium tot uranium. Verstegen: “Toch is ook daar verandering in. Fosfor k an inmiddels ook worden gemeten, en de minimale en maximale diktes kunnen we steeds beter aan. Met XRF kunnen we nog geen nik kel van 50 micrometer meten. Of hele dunne lagen van nanometerniveau.”