WO2024032986A1 - Calibration apparatus for a measurement device, and method for calibrating a measurement device - Google Patents

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WO2024032986A1
WO2024032986A1 PCT/EP2023/068508 EP2023068508W WO2024032986A1 WO 2024032986 A1 WO2024032986 A1 WO 2024032986A1 EP 2023068508 W EP2023068508 W EP 2023068508W WO 2024032986 A1 WO2024032986 A1 WO 2024032986A1
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calibration
measuring
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measuring device
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PCT/EP2023/068508
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Martin Leibfritz
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Helmut Fischer GmbH Institut für Elektronik und Messtechnik
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    • G—PHYSICS
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    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence

Definitions

  • Calibration device for a measuring device and method for calibrating a measuring device
  • the invention relates to a calibration device for a measuring device and a method for calibrating a measuring device with such a calibration device for material or layer thickness analysis.
  • a calibration device for calibrating measuring devices for non-destructively measuring the thickness of thin layers comprises a carrier plate made of a base material and several calibration standards applied to the carrier plate.
  • the individual calibration standards have different layer thicknesses to which the measuring device must be calibrated. It is envisaged that the measuring device is placed on the support plate with a base and the measuring probe of the measuring device is successively placed on the selected calibration standard in order to carry out the calibration. This calibration can achieve increased measurement accuracy of the measuring device. After the measuring device has been calibrated, the individual measurements are carried out on measurement objects according to the measurement task.
  • measuring devices which enable material analysis using X-ray fluorescence, for example to determine different proportions of elements in a material or a coating. Furthermore, measuring devices enable layer thickness analysis using X-ray fluorescence. With such measuring devices for material or layer thickness analysis, it is necessary that these measuring devices, which have an X-ray fluorescence device, be calibrated.
  • the calibration of such measuring devices requires an increased amount of time for the calibration due to the implementation of several measurements on different calibration standards and a subsequent reconstruction time, which the operating personnel of such a measuring device employ in order to measure a given batch of measurement objects.
  • the calibration standard there may be a risk that the calibration will not be carried out in the isocenter of the measuring device and As a result, calibration errors can occur, which lead to lower measurement quality.
  • the invention is based on the object of proposing a calibration device for a measuring device for material analysis or layer thickness analysis, which enables improved calibration to increase the measurement accuracy of the calibrated measuring devices. Furthermore, the invention is based on the object of proposing a method for calibrating a measuring device for material or layer thickness analysis, which enables increased precision of the calibration and improved measurement accuracy of the measuring device for the subsequent measuring task.
  • a calibration device for a measuring device in particular an X-ray fluorescence measuring device, for material analysis or layer thickness analysis, which has a housing with a carrier which comprises several sections, at least one calibration standard being provided in at least one section, and with a drive through which the sections of the carrier can be moved alternately or sequentially into a measuring position and with a control provided in the housing which controls the drive for positioning the carrier in the measuring position and with a data interface through which the control of the calibration device with a Data interface of a control device of the measuring device to be calibrated communicates.
  • the calibration device is preferably designed separately from the measuring device and/or as an independent structural unit from the measuring device.
  • Such a calibration device makes it possible for at least one section of the carrier, which accommodates or has a calibration standard, to be moved into a measuring position on or in the measuring device in order to subsequently carry out a measurement of the measuring device to be calibrated, in which the X-rays from the measuring device are reflected on the Calibration standard is directed to record a calibration value.
  • the calibration device Through the communication of the measuring device with the calibration device via the respective data interface can be transferred to the respective measuring position sequentially or alternately via the control in the calibration device with regard to its sections, so that, for example, a corresponding number and / or selection of calibration standards, which were selected by the control device of the measuring device based on the subsequent measuring task, can be successively moved into the measuring position in order to carry out the calibration of the measuring device.
  • the calibration device After calibrating the measuring device, the calibration device can be used for a subsequent measuring device to be calibrated.
  • the carrier has several sections arranged in a row, which can be successively moved into the measuring position. This makes it possible to easily control the calibration device and to carry out the calibration using measuring devices in a time-saving manner using the calibration device.
  • each section of the carrier has an identification code, which can be read by an optical camera of the calibration device or the measuring device and the respective identified section can be transferred to the measuring position by the control.
  • This, preferably individualized, identification code can be, for example, a QR code or a one-dimensional code, such as a barcode, or any combination of numbers and/or numbers.
  • the respective calibration standard assigned to the section can then be selected and transferred to the measuring position for calibrating the measuring device. This can increase the process reliability for calibrating the measuring device.
  • the drive for controlling a movement of the carrier of the calibration device has a position sensor and one of the sections is aligned with the position sensor in a starting position or initial position and the other sections can be controlled in a defined manner by detecting the angle of rotation or increments of the position sensor and in the respective measuring position can be transferred.
  • This allows an alternative control and alignment of the individual sections of the carrier to the measuring position.
  • the carrier has an indexing, which is queried by the control in the housing and from this a zero position or a start position is detected in order to subsequently determine the traversing movement of the carrier with knowledge of the respective position of the sections relative to each other in the respective section to transfer the measuring position.
  • the carrier is designed as a rotating disk which has several sections distributed over the circumference. These sections are preferably designed in the form of a piece of cake.
  • the sections distributed over the circumference are arranged evenly distributed on the carrier.
  • two, four, six, eight or twelve sections can be provided on a carrier in order to accommodate a minimum number of calibration standards.
  • calibration standards made of the pure elements gold, silver, platinum, lead and/or chromium can be provided.
  • individual sections have a receptacle for positioning a calibration standard.
  • calibration standards are preferably manufactured in accredited test laboratories and provided as a coated base material or consisting of a film. The wearer can use these individually for the respective calibration task Calibration standards are equipped.
  • a receptacle for aligning the calibration standards is preferably provided.
  • a support surface is formed in the section of the carrier, on which the calibration standard can be positioned.
  • the carrier has a predetermined number of sections or a fixed configuration in all sections with calibration standards that differ from one another.
  • a pre-assembled carrier or a pre-assembled calibration device can thus be designed for specific measuring tasks of the measuring device.
  • the carrier is provided in the housing in a replaceable manner for driving.
  • a receiving space can be provided in the housing in which the individual carriers can be stored.
  • the carrier has a pinhole in at least one section. This enables, for example, a measurement object to be aligned with the pinhole and a measurement to be carried out by the measuring device and then the carrier plate to be transferred to a further measuring position, in which the section of the carrier arranged in the measuring position is connected to a calibration standard or a verification standard, which is not used calibration is used. This allows a comparison to be carried out between the measured values of the measurement object, the calibration standard and/or verification standard in order to determine whether the measurement carried out on the measurement objects is within a defined limit range or below a predetermined threshold value.
  • the carrier has a perforated diaphragm covered with a film at least in one of the sections.
  • the film is designed as a Mylar film. This makes it possible to place small measuring objects in the section whose surface area is smaller than the pinhole.
  • Mylar films are invisible to X-rays, which means that the Mylar film does not contain any components that affect the primary radiation and the secondary radiation emitted by the measurement object in the range of X-ray fluorescence.
  • the carrier of the calibration device is preferably made of a material that is low-reflection, in particular non-reflective, and/or at least low-absorption, in particular absorption-free, for X-rays.
  • a plastic material free of additives is provided.
  • the carrier can be made of a thermoplastic material, in particular polyethylene, polycarbonate or polymethyl methacrylate.
  • the data interface provided on the housing of the calibration device is preferably designed for wireless communication with the measuring device to be calibrated. Common standards, such as WiFi or Bluetooth or the like, can be used. Alternatively, the data interface on the housing of the calibration device can also be designed for wired communication with the measuring device. These can, for example, be known USB interfaces and their variants.
  • the carrier is accommodated in the housing by an axis so that it can rotate to an X/Y plane, which can be rotated parallel to a measuring surface of the measuring device.
  • the individual sections can be gradually transferred to a measuring point in the measuring surface of the measuring device, which is exposed to X-rays by an X-ray fluorescence device in the measuring device.
  • the carrier protrudes with an arc segment-shaped section relative to an end face of the housing. This protruding arc segment-shaped section can be aligned with a measuring point in the measuring surface of the measuring device.
  • the calibration standard, the identification code, the pinhole and/or the pinhole covered with a film are provided in the respective section of the arc segment-shaped section, which protrudes from the housing.
  • the carrier can be rotated completely within the housing in an X/Y plane and is arranged parallel to the measuring surface of the measuring device.
  • the housing advantageously has a housing opening on the wall section facing the measuring surface of the measuring device.
  • the housing of the calibration device has a support surface or support points and the plane of the support surface or the support point and a measuring point or a measuring surface of the calibration standard or the measurement object on or on the carrier are at a distance of less than 10 mm, preferably less than 5 mm, preferably less than 3 mm.
  • a small distance is advantageous for achieving maximum intensity in the secondary radiation.
  • the calibration standards are designed as pure elements or as layer elements consisting of a base material and a coating.
  • pure elements mean a purity of more than 99% gold. The same applies to other precious metals.
  • the object on which the invention is based is further achieved by a method for calibrating a measuring device for material or layer thickness analysis, in particular an X-ray fluorescence measuring device. advises, solved, in which a measuring task to be subsequently carried out is called up and selected in a control device of the measuring device and in which a calibration device according to one of the above-described embodiments is transferred to a calibration position to the measuring device and in which individual calibration standards arranged in the sections of the carrier are moved into a measuring position procedure, in which the selected section of the carrier is aligned with the measuring point in the measuring surface of the measuring device and in which measurement data from the calibration standards arranged in the respective sections of the carrier are forwarded to a control device and a calibration value is determined from the measurement data from each calibration standard and in which the standard values stored in the control device are compared with the recorded calibration values and correction values are determined and used as a basis for subsequent measuring tasks with the measuring device.
  • This method has the advantage that the operating personnel can devote themselves to further activities during the calibration of the measuring device, since the calibration of the measuring device for the subsequent measuring task is carried out by the calibration device. This also means that operating errors can be ruled out, for example by swapping calibration standards or not aligning them with the isocenter of the measuring point in the measuring surface of the measuring device.
  • the at least one section of the carrier of the calibration device is aligned with the measuring point of the measuring device for assuming the calibration position.
  • the calibration device can preferably be positioned on the measuring surface of the measuring device in order to subsequently carry out an adjustment in the alignment of the at least one section of the carrier to the measuring point in the measuring surface of the measuring device.
  • the alignment of the calibration standard in the section of the carrier to the measuring point is displayed in the measuring surface of the measuring device with a position laser of the measuring device or in a display of the measuring device with a device that detects the measuring point camera is displayed. This makes it easy to ensure that the calibration position is taken.
  • communication is established between the calibration device and the measuring device in the calibration position via the data interface of the calibration device and the control device in the measuring device.
  • an active coupling in particular in the case of wireless communication, is required.
  • secure and wireless communication can be independently established between the calibration device and the measuring device.
  • communication can be wired.
  • a further preferred embodiment of the method provides that the number and/or the respective calibration standards used for calibration are selected by the control device of the measuring device based on the selected measuring task. This can prevent confusion between calibration standards or incorrect calibration due to a reduced number of calibration standards.
  • a carrier equipped with calibration standards is selected for the subsequent measuring task of the measuring device.
  • the carrier can be permanently installed in a prefabricated calibration device.
  • the calibration device can also be equipped with a selected carrier comprising a sorting of calibration standards, or the selected sections of the carrier can be equipped with predetermined calibration standards.
  • quality control it can be provided for quality control that, for example, several pre-assembled calibration devices are used in order to save time in preparing the calibration device for the calibration task.
  • it can also be provided that for individual and a large number of different ones Measuring tasks the calibration device is selected with a carrier in which the individual sections can be individually equipped with calibration standards.
  • the at least a predetermined number of sections are recorded with the respective calibration standards of the calibration device and stored in the control device of the measuring device.
  • the control of the calibration device is controlled by the control device of the measuring device and preferably the calibration standards selected for the measuring task are successively transferred to the measuring position. This allows a secure and traceable calibration to be carried out.
  • a verification standard which was not used for the calibration of the measuring device is transferred to the measuring position and the calibration value is compared with the verification value of the verification standard. This allows an additional adjustment to be carried out for the calibration that has taken place. In particular, it can be monitored whether there were external influences during the calibration of the measuring device, such as temperature fluctuations, which could have led to a falsification of the calibration of the measuring device.
  • a measurement object is measured by placing it on a pinhole or a pinhole of the carrier covered with a film and then a reference value is recorded and then a difference between the verification value and the reference value is determined. If the reference value is smaller than a predetermined threshold value, the calibration can be completed and The measuring device can then be controlled for the measuring task. If the reference value is greater than a predetermined threshold value, a request to repeat the calibration can be made.
  • the calibration device comprises a measuring support which is positioned behind the carrier in a primary radiation directed onto the carrier and that the carrier is equipped with a pinhole and an at least predetermined number of sections with calibration standards according to one or several measurements of measurement objects on the measurement support are moved to the measurement position for calibration.
  • the carrier arranged in the calibration device is replaced and a changer is used for measurement objects.
  • a changer for measurement objects is designed analogously to the carrier, but a predetermined number of measurement objects can be placed on it, so that a successive measurement of measurement objects can be automatically controlled by the measuring device via the calibration device.
  • Figure 1 is a schematic side view of a calibration device
  • Figure 2 is a schematic view from above of a calibration device according to Figure 1
  • FIG. 3 shows a schematic view from above of a carrier of the calibration device according to FIG. 1,
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a section of the carrier according to Figure 3,
  • Figure 5 is a schematic sectional view along line V-V of the carrier in Figure 3,
  • FIG. 6 shows a schematic side view of the calibration device in a calibration position relative to the measuring device
  • Figure 7 is a schematic side view of an alternative embodiment to Figure 6, and
  • Figure 8 is a schematic side view of a further alternative embodiment to Figure 6.
  • FIG. 1 A schematic side view of a calibration device 11 is shown in FIG. A view from above of the calibration device 11 is shown in Figure 2.
  • This calibration device 11 comprises a housing 12. On an underside of the housing 12, a support surface or support points 14, which lie in a support plane 24, are provided for positioning on a surface.
  • the housing 12 includes a drive 16, in particular an electric motor, which is rotatably driven by a controller 17.
  • This drive 16 controls a movement of a carrier 18 relative to the housing 12.
  • This carrier 18 has a base body 19, which is designed, for example, in the form of a rotating disk.
  • the axis of rotation 20 of the carrier 18 is preferably aligned perpendicular to the support plane 24 of the support points 14.
  • the carrier 18 is arranged in a position relative to the housing 12 in such a way that an arc segment-shaped section 21 of the carrier 18 protrudes from an end face 22 or a front side of the housing 12.
  • the further part of a carrier 18 is positioned within an open receptacle 23 in the housing 12. It is preferably provided that a distance between the carrier 18 or an underside of the carrier 18 and a support plane 24 formed by the support points 14 or a support surface of the housing 12 has a distance A that is less than 10 mm, preferably less than 5 mm, in particular smaller than 3 mm.
  • the data interface 26 can have a mechanically designed plug-in connection for wired communication and/or for supplying energy.
  • the data interface 26 can also be designed as a wireless communication interface.
  • the calibration device 11 can have a separate power supply to a power network or be operated with accumulators.
  • the carrier 18 of the calibration device 11 according to Figures 1 and 2 is shown in a top view in Figure 3.
  • This carrier 18 has a plurality of sections 28. These sections 28 are preferably evenly distributed over the circumference. In this case, the sections 28 can be of the same size. For example, these can be designed in the shape of a piece of cake.
  • This section 28 of the carrier 18 can be equipped with a calibration standard 34.
  • This calibration standard 34 can be permanently integrated into the carrier 18.
  • a receptacle 35 can be provided in section 28 for positioning the calibration standard 34.
  • This receptacle 35 can be designed in the form of a recess, as shown in Figure 4, which shows a sectional view along line IV-IV in Figure 3.
  • a calibration standard 34 can be inserted into this receptacle 34.
  • the carrier 18 can also be designed to hold a measurement object.
  • it can be a section 29 which comprises a perforated screen 31 which is covered by a film, in particular Mylar film 32, as shown in Figure 4.
  • a measurement object can be placed on the The top of the carrier 18 or the film 32 can be placed, which is smaller in diameter than the pinhole 31.
  • a section 30 can be formed in the carrier 18, as shown in a sectional view along the line VV according to Figure 3 in Figure 5 is shown.
  • This section 30 can only consist of a pinhole 31.
  • the pinhole 31 represents a through hole with a free passage.
  • an alternative embodiment and arrangement of the calibration standard 34 to the carrier 18 is shown. In this arrangement, the calibration standard 34 is firmly arranged or integrated into the base body 19 of the carrier 18.
  • the carrier 18 is rotatably mounted about the vertical axis 20. It can be provided that the carrier 18 is arranged interchangeably in the housing 12 and can be coupled to the drive 16.
  • the carrier 18 can have an indexing so that it can be connected to a drive shaft of the drive 16 in a defined orientation.
  • the drive 16 itself can include a position sensor so that the location and position of the indexing of the drive shaft of the controller 17 is known.
  • a defined positioning of the individual sections 28, 29, 30 in a measuring position 49 (FIGS. 2 and 6) can be controlled by means of the control 17 of the calibration device 11. In this measuring position 49, a sufficient area of each section 28, 29, 30 of the carrier 18 protrudes from the end face 22 of the housing 12.
  • the base body 19 of the carrier 18 preferably consists of a thermoplastic material without additives that lead to absorption and/or reflection of the X-rays. Polyethylene, polycarbonate or polymethyl methacrylate is preferred.
  • the calibration standard 34 can be designed as a so-called pure element in order to calibrate a measuring device 42, in particular an X-ray fluorescence measuring device according to FIG. 6, for material analysis. Such pure elements can consist of precious metals with a very high degree of purity.
  • the calibration standard 34 can also be designed as a base body with a coating in order to calibrate the measuring device 42 for a layer thickness analysis.
  • the calibration standard 34 can include an identification code, such as a QR code or barcode.
  • This measuring device 42 is an X-ray fluorescence measuring device.
  • This measuring device 42 includes an X-ray fluorescence device 43, which includes a beam generating source 44 for generating X-rays and at least one detector 46.
  • the beam generating source 44 emits a primary radiation 45 which is directed at a measuring point 47 in a measuring surface 48 of the measuring device 42.
  • the secondary radiation 52 emitted by a measurement object 51 resting on the measurement point 47 or a calibration standard 34 on the carrier 18 is detected by the detector 46 to determine measured values.
  • These measured values are forwarded to a control device 54 of the measuring device 42.
  • This control device 54 is connected to a data interface 55.
  • An optical device 56 is also shown schematically in the measuring device 42.
  • This optical device 56 in particular camera, captures images from the measuring point 47 via a mirror, not shown, which is coupled into the beam path in order to take photographs of the measuring point 47.
  • the calibration device 11 is separate from the measuring device 42, in particular the measuring device 42 for layer thickness analysis.
  • the calibration device 11 can be used for the successive calibration of several measuring devices 42.
  • the calibration device 11 is designed to be detachable from the measuring device 42.
  • the calibration device 11 is an independent unit. To calibrate the measuring device 42, the calibration device 11 is moved into a calibration position 58 on or in the measuring device 42. In this calibration position 58, the calibration device 11 is preferably positioned on the measuring surface 48 of the measuring device 42.
  • An arc segment-shaped section 21 of the carrier 18 protrudes from the housing 12 of the calibration device 11 and is aligned with the measuring point 47 of the measuring device 42, so that the primary radiation generated by the radiation source 44 is directed to the sections 28, 29, 30 of the carrier 18, which belong to the Measuring point 47 can be aligned.
  • a position laser or the optical device 56 provided on or in the measuring device 42 can be provided.
  • the position of the section 28 of the carrier 18 relative to the measuring point 47 is output, for example, in a display 57 of the measuring device 42.
  • An acoustic signal can also be emitted.
  • a calibration of the measuring device 42 by the calibration device 11 can be carried out as follows: On a control panel 59 of the measuring device 42, which can also be designed separately from the measuring device 42 in the form of a portable communication device, in particular a tablet, is carried out via operating software in the control device 54 a measurement task of the measuring device 42 to be carried out subsequently is selected.
  • the control device 54 outputs the corresponding number of calibration standards 34 and/or the types of calibration standards 34.
  • the calibration device 11 can include a pre-assembled carrier 18, which includes, among other things, the calibration standards 34 necessary for the calibration task.
  • a carrier 18 can also be equipped with corresponding calibration standards 34.
  • the carrier 18 can also be replaced by another carrier for the housing 12 of the calibration device 11, which includes the calibration standards for the subsequent measuring task.
  • the controller 17 then transmits the calibration device 11 to the control device 54 of the measuring device 42 information about the sections 28, 29, 30 of the carrier 18 aligned with the measuring point 47 in a measuring position 49.
  • the calibration process is then started by the control device 54 of the measuring device 42, in which the individual sections 28, 29, 30 are selected to carry out the corresponding measurements for the calibration. For example, several sections 28 are controlled, each with different calibration standards 34. From the position recognition of the sections 28, 29, 30 to the measuring position 49, the calibration standard 34 can be assigned to the measured values for determining the calibration value.
  • the respective section 28, 29, 30 in the measuring position 49 can be recognized by the controller 17, provided that the carrier 18 has been aligned with the drive 16 in the calibration device 11.
  • an identification code of the calibration standard 34 or in the section 28, 29, 30 can be queried for recognition by the measuring device 42 or the calibration device 11.
  • the calibration device 11 can be removed from the calibration position 58 for the subsequent measuring task, which is carried out with the measuring device 42.
  • the measurement objects can then be placed one after the other on the measuring point 47 and individual measurements can be carried out and saved.
  • the carrier 18 is replaced by a changer for receiving measurement objects in the calibration device 11. Subsequently, the further clocking or positioning of the measurement objects on the changer can be controlled by the control 17 of the calibration device 11 or by the control device 54.
  • the calibration of the measuring device 42 by the calibration device 11 can also include a further step. After recording the calibration values from the predetermined number of calibration standards 34 in the respective sections 28 of the carrier 18, the carrier 18 can be transferred to the measuring position 49, for example with the section 29 or the section 30. A reference object is then placed on the pinhole 31 or on a film 32 covering the pinhole 31 and a measurement is carried out. This reference object or this reference standard has not previously been used to calibrate the measuring device 42. However, this reference object is standardized like the calibration standard 34. The determined reference value can then be compared with the calibration value. If there is a difference value that is greater than a specified threshold value, a new calibration would have to be carried out. If this difference value is smaller than a threshold value, the calibration can be considered to have been carried out correctly.
  • FIG. 7 shows an alternative embodiment of the calibration device 11 in the calibration position 58 to the measuring device 42.
  • a measuring support 62 is provided adjacent to the carrier 18.
  • This measuring support 62 can be detachably attached to an end face 22 of the housing 12.
  • the measurement support 62 preferably comprises a perforated diaphragm 31, which is covered in particular with a film 32 on which the measurement object 51 can be positioned.
  • the film 32 is preferably a Mylar film.
  • the primary radiation of the X-ray fluorescence device 43 directly hits the underside of the film 32 of the measurement support 62, on which the measurement object 51 rests.
  • the resulting measured values can be recorded directly by the detector 46.
  • the calibration device 11 can be controlled so that the individual sections 28 are positioned at the measuring point 47 for the acquisition of calibration values. This arrangement enables, for example, calibration, measurement and calibration, etc. to take place. It can also be provided that a calibration, a predetermined number of measurements and another calibration take place.
  • the calibration device 11 is integrated into the measuring device 42. It is provided that the carrier 18 of the calibration device 11 is positioned below the measuring surface 48, i.e. between the measuring point 47 and the X-ray fluorescence device 43. All of the aforementioned embodiments and alternatives are also possible in this alternative embodiment.
  • This arrangement has the particular advantage that with very thin foils that are used for the calibration standard 34, a small distance to the X-ray fluorescence device 43 is created, which enables maximum intensity for the signal acquisition for evaluating the measured values.
  • the measuring surface 48 can, for example, be at least partially foldable or removable, so that easy access to the calibration device 11 integrated in the measuring device 42 is provided.

Abstract

The invention relates to a calibration apparatus for a measurement device and to a method for calibrating the measurement device for the purpose of analysing materials or layer thicknesses using a calibration apparatus (11), consisting of a housing (12) with a carrier (18) comprising a plurality of sections (28, 29, 30), wherein at least one calibration standard (34) is provided in at least one section (28), having a drive (16) which can be used to alternately or successively transfer the sections (28, 29, 30) of the carrier (18) into a measurement position (49), having a controller (17) which controls the drive (16) to move the carrier (18), and having a data interface (26) which is connected to the controller (17) and is provided for the purpose of communicating with the measurement device (42).

Description

Kalibriervorrichtung für ein Messgerät sowie Verfahren zur Kalibrierung eines Messgeräts Calibration device for a measuring device and method for calibrating a measuring device
Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung für ein Messgerät sowie ein Verfahren zum Kalibrieren eines Messgeräts mit einer solchen Kalibriervorrichtung zur Material- oder Schichtdickenanalyse. The invention relates to a calibration device for a measuring device and a method for calibrating a measuring device with such a calibration device for material or layer thickness analysis.
Aus der DE 10 2005 054 589 B4 ist eine Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von Messgeräten zur zerstörungsfreien Messung der Dicke dünner Schichten bekannt. Diese Kalibriervorrichtung umfasst eine Trägerplatte aus einem Grundwerkstoff sowie mehrere auf der Trägerplatte aufgebrachte Kalibriernormale. Die einzelnen Kalibriernormale weisen voneinander abweichende Schichtdicken auf, auf welche das Messgerät zu kalibrieren ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Messgerät mit einem Standfuss auf der Trägerplatte aufgesetzt wird und die Messsonde des Messgerätes auf den ausgewählten Kalibriernormalen aufeinanderfolgend aufgesetzt wird, um die Kalibrierung durchzuführen. Durch diese Kalibrierung kann eine erhöhte Messgenauigkeit des Messgerätes erzielt werden. Nach der Kalibrierung des Messgerätes werden die einzelnen Messungen an Messobjekten gemäß der Messaufgabe durchgeführt. From DE 10 2005 054 589 B4 a calibration device for calibrating measuring devices for non-destructively measuring the thickness of thin layers is known. This calibration device comprises a carrier plate made of a base material and several calibration standards applied to the carrier plate. The individual calibration standards have different layer thicknesses to which the measuring device must be calibrated. It is envisaged that the measuring device is placed on the support plate with a base and the measuring probe of the measuring device is successively placed on the selected calibration standard in order to carry out the calibration. This calibration can achieve increased measurement accuracy of the measuring device. After the measuring device has been calibrated, the individual measurements are carried out on measurement objects according to the measurement task.
Des Weiteren sind Messgeräte bekannt, welche mittels Röntgenfluoreszenz eine Materialanalyse ermöglichen, um beispielsweise unterschiedliche Anteile von Elementen in einem Werkstoff oder einer Beschichtung zu bestimmen. Des Weiteren ermöglichen Messgeräte mittels Röntgenfluoressenz eine Schichtdickenanalyse. Bei solchen Messgeräten für die Material- oder Schichtdickenanalyse ist es erforderlich, dass diese Messgeräte, welche eine Röntgenfluoreszenzeinrichtung aufweisen, kalibriert werden. Furthermore, measuring devices are known which enable material analysis using X-ray fluorescence, for example to determine different proportions of elements in a material or a coating. Furthermore, measuring devices enable layer thickness analysis using X-ray fluorescence. With such measuring devices for material or layer thickness analysis, it is necessary that these measuring devices, which have an X-ray fluorescence device, be calibrated.
Die Kalibrierung solcher Messgeräte erfordert aufgrund der Durchführung von mehreren Messungen an jeweils voneinander abweichenden Kalibriernormalen und einer darauffolgenden Rekonstruktionszeit eine erhöhte Zeitdauer für die Kalibrierung, welche das Bedienpersonal einer solchen Messvorrichtung beschäftigt, um ein vorgegebenes Los von Messobjekten zu vermessen. Zudem kann bei der manuellen Kalibrierung durch Auflegen des Kalibriernormals das Risiko bestehen, dass die Kalibrierung nicht im Isozentrum des Messgerätes durchgeführt wird und dadurch Kalibrierfehler auftreten können, die zu einer geringeren Messqualität führen. The calibration of such measuring devices requires an increased amount of time for the calibration due to the implementation of several measurements on different calibration standards and a subsequent reconstruction time, which the operating personnel of such a measuring device employ in order to measure a given batch of measurement objects. In addition, during manual calibration by placing the calibration standard there may be a risk that the calibration will not be carried out in the isocenter of the measuring device and As a result, calibration errors can occur, which lead to lower measurement quality.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kalibriervorrichtung für ein Messgerät zur Materialanalyse oder Schichtdickenanalyse vorzuschlagen, durch welche eine verbesserte Kalibrierung zur Erhöhung der Messgenauigkeit der kalibrierten Messgeräte ermöglicht wird. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kalibrieren eines Messgerätes zur Material- oder Schichtdickenanalyse vorzuschlagen, welches zu einer erhöhten Präzisierung der Kalibrierung und einer verbesserten Messgenauigkeit des Messgerätes für die nachfolgende Messaufgabe ermöglicht. The invention is based on the object of proposing a calibration device for a measuring device for material analysis or layer thickness analysis, which enables improved calibration to increase the measurement accuracy of the calibrated measuring devices. Furthermore, the invention is based on the object of proposing a method for calibrating a measuring device for material or layer thickness analysis, which enables increased precision of the calibration and improved measurement accuracy of the measuring device for the subsequent measuring task.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Kalibriervorrichtung für ein Messgerät, insbesondere Röntgen-Fluoreszenzmessgerät, zur Materialanalyse oder Schichtdickenanalyse gelöst, welches ein Gehäuse mit einem Träger aufweist, der mehrere Sektionen umfasst, wobei in zumindest einer Sektion zumindest ein Kalibriernormal vorgesehen ist, und mit einem Antrieb, durch welchen die Sektionen des Trägers abwechselnd oder aufeinanderfolgend in eine Messposition überführbar sind und mit einer in dem Gehäuse vorgesehenen Steuerung, welche den Antrieb zur Positionierung des Trägers in der Messposition ansteuert und mit einer Datenschnittstelle, durch welche die Steuerung der Kalibriervorrichtung mit einer Datenschnittstelle einer Steuerungseinrichtung des zu kalibrierenden Messgerätes kommuniziert. The object on which the invention is based is achieved by a calibration device for a measuring device, in particular an X-ray fluorescence measuring device, for material analysis or layer thickness analysis, which has a housing with a carrier which comprises several sections, at least one calibration standard being provided in at least one section, and with a drive through which the sections of the carrier can be moved alternately or sequentially into a measuring position and with a control provided in the housing which controls the drive for positioning the carrier in the measuring position and with a data interface through which the control of the calibration device with a Data interface of a control device of the measuring device to be calibrated communicates.
Die Kalibriervorrichtung ist vorzugsweise getrennt zum Messgerät und/oder als eine eigenständige Baueinheit zu dem Messgerät ausgebildet. Durch eine solche Kalibriervorrichtung wird ermöglicht, dass zumindest eine Sektion des Trägers, welche ein Kalibriernormal aufnimmt oder aufweist, in eine Messposition auf oder in dem Messgerät überführbar ist, um darauffolgend eine Messung des zu kalibrierenden Messgeräts durchzuführen, bei welcher die Röntgenstrahlung des Messgeräts auf das Kalibriernormal gerichtet ist, um einen Kalibrierwert zu erfassen. Durch die Kommunikation des Messgerätes mit der Kalibriervorrichtung über die jeweilige Datenschnittstelle kann über die Steuerung in der Kalibriervorrichtung aufeinanderfolgend oder abwechselnd der Träger bezüglich seiner Sektionen in die jeweilige Messposition übergeführt werden, so dass beispielsweise eine entsprechende Anzahl und/oder Auswahl von Kalibriernormalen, die aufgrund der nachfolgenden Messaufgabe durch die Steuerungseinrichtung des Messgerätes ausgewählt wurden, aufeinanderfolgend in die Messposition überführbar sind, um die Kalibrierung des Messgerätes durchzuführen. Dabei ist sichergestellt, dass das zumindest in der Sektion des Trägers angeordnete Kalibriernormal wiederholgenau in die Messposition überführbar ist, so dass die Messung in dem Messgerät für die Kalibrierung auf die Mitte des Kalibriernormals bzw. das Isozentrum ausgerichtet ist. Dadurch kann eine verbesserte Kalibrierung und somit eine präzisere Messgenauigkeit für das zu kalibrierende Messgerät erzielt werden. Nach der Kalibrierung des Messgerätes kann die Kalibriervorrichtung für ein nachfolgendes, zu kalibrierendes Messgerät benutzt werden. The calibration device is preferably designed separately from the measuring device and/or as an independent structural unit from the measuring device. Such a calibration device makes it possible for at least one section of the carrier, which accommodates or has a calibration standard, to be moved into a measuring position on or in the measuring device in order to subsequently carry out a measurement of the measuring device to be calibrated, in which the X-rays from the measuring device are reflected on the Calibration standard is directed to record a calibration value. Through the communication of the measuring device with the calibration device via the respective data interface can be transferred to the respective measuring position sequentially or alternately via the control in the calibration device with regard to its sections, so that, for example, a corresponding number and / or selection of calibration standards, which were selected by the control device of the measuring device based on the subsequent measuring task, can be successively moved into the measuring position in order to carry out the calibration of the measuring device. This ensures that the calibration standard, which is arranged at least in the section of the carrier, can be transferred to the measuring position with repeatable accuracy, so that the measurement in the measuring device for calibration is aligned with the center of the calibration standard or the isocenter. This allows improved calibration and thus more precise measurement accuracy for the measuring device to be calibrated. After calibrating the measuring device, the calibration device can be used for a subsequent measuring device to be calibrated.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Träger mehrere aneinandergereihte Sektionen aufweist, die aufeinanderfolgend in die Messposition überführbar sind. Dadurch ist eine einfache Ansteuerung der Kalibriervorrichtung und zeitsparende Durchführung der Kalibrierung mittels Messgeräten durch die Kalibriervorrichtung ermöglicht. It is preferably provided that the carrier has several sections arranged in a row, which can be successively moved into the measuring position. This makes it possible to easily control the calibration device and to carry out the calibration using measuring devices in a time-saving manner using the calibration device.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass jede Sektion des Trägers einen Identifikationscode aufweist, welcher durch eine optische Kamera der Kalibriervorrichtung oder des Messgerätes auslesbar ist und durch die Steuerung die jeweilige identifizierte Sektion in die Messposition überführbar ist. Dieser, vorzugsweise individualisierte, Identifikationscode kann beispielsweise ein QR-Code oder ein eindimensionaler Code, wie beispielsweise ein Barcode als auch eine beliebige Nummern- und/oder Zahlenkombination sein. Durch die Erfassung des Identifikationscodes in der optischen Kamera kann darauffolgend das jeweilige der Sektion zugeordnete Kalibriernormal ausgewählt und in die Messposition für die Kalibrierung des Messgerätes überführbar sein. Dadurch kann die Prozesssicherheit für die Kalibrierung des Messgerätes erhöht sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Antrieb zur Ansteuerung einer Verfahrbewegung des Trägers der Kalibriervorrichtung einen Positionsgeber aufweist und eine der Sektionen zu dem Positionsgeber in einer Startposition oder Initialposition ausgerichtet ist und die weiteren Sektionen durch die Erfassung des Drehwinkels oder Inkremente des Positionsgebers definiert ansteuerbar und in die jeweilige Messposition überführbar sind. Dadurch kann eine alternative Ansteuerung und Ausrichtung der einzelnen Sektionen des Trägers zur Messposition ermöglicht sein. Des Weiteren kann alternativ vorgesehen sein, dass der Träger eine Indexierung aufweist, welche durch die Steuerung im Gehäuse abgefragt wird und daraus eine Nullposition oder eine Startposition erfasst wird, um darauffolgend die Verfahrbewegung des Trägers in Kenntnis der jeweiligen Position der Sektionen zueinander die jeweilige Sektion in die Messposition überzuführen. Advantageously, it can be provided that each section of the carrier has an identification code, which can be read by an optical camera of the calibration device or the measuring device and the respective identified section can be transferred to the measuring position by the control. This, preferably individualized, identification code can be, for example, a QR code or a one-dimensional code, such as a barcode, or any combination of numbers and/or numbers. By recording the identification code in the optical camera, the respective calibration standard assigned to the section can then be selected and transferred to the measuring position for calibrating the measuring device. This can increase the process reliability for calibrating the measuring device. Alternatively, it can be provided that the drive for controlling a movement of the carrier of the calibration device has a position sensor and one of the sections is aligned with the position sensor in a starting position or initial position and the other sections can be controlled in a defined manner by detecting the angle of rotation or increments of the position sensor and in the respective measuring position can be transferred. This allows an alternative control and alignment of the individual sections of the carrier to the measuring position. Furthermore, it can alternatively be provided that the carrier has an indexing, which is queried by the control in the housing and from this a zero position or a start position is detected in order to subsequently determine the traversing movement of the carrier with knowledge of the respective position of the sections relative to each other in the respective section to transfer the measuring position.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Kalibriervorrichtung ist vorgesehen, dass der Träger als eine rotierende Scheibe ausgebildet ist, welche über den Umfang verteilt mehrere Sektionen aufweist. Diese Sektionen sind bevorzugt in Form eines Kuchenstücks ausgebildet. According to a preferred embodiment of the calibration device, it is provided that the carrier is designed as a rotating disk which has several sections distributed over the circumference. These sections are preferably designed in the form of a piece of cake.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die über den Umfang verteilt angeordneten Sektionen auf dem Träger gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Beispielsweise können auf einem Träger zwei, vier, sechs, acht oder zwölf Sektionen vorgesehen sein, um eine Mindestanzahl an Kalibriernormalen aufzunehmen. Beispielsweise kann für die Materialanalyse von einem Edelmetall, wie beispielsweise zur Ermittlung von den Bestandteilen oder Elementen im Feingold, Kalibriernormale aus den Reinelementen Gold, Silber, Platin, Blei und/oder Chrom vorgesehen sein. Advantageously, it is provided that the sections distributed over the circumference are arranged evenly distributed on the carrier. For example, two, four, six, eight or twelve sections can be provided on a carrier in order to accommodate a minimum number of calibration standards. For example, for the material analysis of a precious metal, such as for determining the components or elements in fine gold, calibration standards made of the pure elements gold, silver, platinum, lead and/or chromium can be provided.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Trägers ist vorgesehen, dass einzelne Sektionen eine Aufnahme für die Positionierung eines Kalibriernormals aufweisen. Solche Kalibriernormale werden vorzugsweise in akkreditierten Testlabors hergestellt und als ein beschichteter Grundwerkstoff oder aus einer Folie bestehend bereitgestellt. Der Träger kann für die jeweilige Kalibrieraufgabe individuell durch solche Kalibriernormale bestückt werden. Zur lagerichtigen Anordnung der Kalibriernormale in der Sektion ist bevorzugt eine Aufnahme zur Ausrichtung des Kalibriernormals vorgesehen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass in der Sektion des Trägers eine Auflagefläche ausgebildet ist, auf welcher das Kalibriernormal positionierbar ist. According to a further preferred embodiment of the carrier, it is provided that individual sections have a receptacle for positioning a calibration standard. Such calibration standards are preferably manufactured in accredited test laboratories and provided as a coated base material or consisting of a film. The wearer can use these individually for the respective calibration task Calibration standards are equipped. In order to arrange the calibration standards in the correct position in the section, a receptacle for aligning the calibration standards is preferably provided. Alternatively, it can be provided that a support surface is formed in the section of the carrier, on which the calibration standard can be positioned.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Träger eine vorbestimmte Anzahl von Sektionen oder in allen Sektionen eine feststehende Bestückung mit voneinander abweichenden Kalibriernormalen aufweist. Somit kann ein vorkonfektionierter Träger oder eine vorkonfektionierte Kalibriervorrichtung für bestimmte Messaufgaben des Messgerätes ausgebildet werden. Furthermore, it can be provided that the carrier has a predetermined number of sections or a fixed configuration in all sections with calibration standards that differ from one another. A pre-assembled carrier or a pre-assembled calibration device can thus be designed for specific measuring tasks of the measuring device.
Des Weiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Träger auswechselbar zum Antrieb im Gehäuse vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine schnelle und einfache Umrüstung der Kalibriervorrichtung auf voneinander abweichenden Kalibrieraufgaben. Vorteilhafterweise kann in dem Gehäuse ein Aufnahmeraum vorgesehen sein, in dem die einzelnen Träger aufbewahrt werden können. Furthermore, it can preferably be provided that the carrier is provided in the housing in a replaceable manner for driving. This enables quick and easy conversion of the calibration device for different calibration tasks. Advantageously, a receiving space can be provided in the housing in which the individual carriers can be stored.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Kalibriervorrichtung ist vorgesehen, dass der Träger in zumindest einer Sektion eine Lochblende aufweist. Dies ermöglicht, dass beispielsweise ein Messobjekt zur Lochblende ausgerichtet ist und eine Messung durch das Messgerät durchgeführt wird und darauffolgend die Trägerplatte in eine weitere Messposition übergeführt wird, bei welcher die in der Messposition angeordnete Sektion des Trägers mit einem Kalibriernormal oder einem Verifikationsnormal, welches nicht zur Kalibrierung verwendet wird, positioniert ist. Dadurch kann ein Vergleich zwischen den Messwerten des Messobjektes, dem Kalibriernormal und/oder Verifikationsnormal durchgeführt werden, um zu erfassen, ob die durchgeführte Messung bei den Messobjekten innerhalb eines definierten Grenzbereichs oder unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. Des Weiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Träger zumindest in einer der Sektionen eine mit einer Folie überdeckte Lochblende aufweist. Insbesondere ist die Folie als eine Mylarfolie ausgebildet. Dies ermöglicht, dass auch kleine Messgegenstände in der Sektion aufgelegt werden können, deren flächige Erstreckung kleiner als die Lochblende ist. Solche Mylarfolien sind für die Röntgenstrahlung unsichtbar, das heißt, dass keine Komponenten in der Mylarfolie enthalten sind, welche die Primärstrahlung und die vom Messobjekt emittierte zu Sekundärstrahlung im Bereich der Röntgenfluoreszenz beeinträchtigt. According to a further preferred embodiment of the calibration device, it is provided that the carrier has a pinhole in at least one section. This enables, for example, a measurement object to be aligned with the pinhole and a measurement to be carried out by the measuring device and then the carrier plate to be transferred to a further measuring position, in which the section of the carrier arranged in the measuring position is connected to a calibration standard or a verification standard, which is not used calibration is used. This allows a comparison to be carried out between the measured values of the measurement object, the calibration standard and/or verification standard in order to determine whether the measurement carried out on the measurement objects is within a defined limit range or below a predetermined threshold value. Furthermore, it can preferably be provided that the carrier has a perforated diaphragm covered with a film at least in one of the sections. In particular, the film is designed as a Mylar film. This makes it possible to place small measuring objects in the section whose surface area is smaller than the pinhole. Such Mylar films are invisible to X-rays, which means that the Mylar film does not contain any components that affect the primary radiation and the secondary radiation emitted by the measurement object in the range of X-ray fluorescence.
Der Träger der Kalibriervorrichtung ist bevorzugt aus einem für Röntgenstrahlung reflexionsarmen, insbesondere reflexionsfreien und/oder zumindest absorbtionsarmen, insbesondere absorbtionsfreien Material ausgebildet. Insbesondere ist ein Kunststoffmaterial frei von Zuschlagsstoffe vorgesehen. Beispielsweise kann der Träger aus einem thermoplastischen Material, insbesondere Polyethylen, Polycarbonat oder Polymethyl- metacrylat ausgebildet sein. The carrier of the calibration device is preferably made of a material that is low-reflection, in particular non-reflective, and/or at least low-absorption, in particular absorption-free, for X-rays. In particular, a plastic material free of additives is provided. For example, the carrier can be made of a thermoplastic material, in particular polyethylene, polycarbonate or polymethyl methacrylate.
Die an dem Gehäuse der Kalibriervorrichtung vorgesehene Datenschnittstelle ist bevorzugt zur kabellosen Kommunikation mit dem zu kalibrierenden Messgerät ausgebildet. Dabei können übliche Standards, wie beispielsweise WiFi oder Bluetooth oder dergleichen, verwendet werden. Alternativ kann die Datenschnittstelle am Gehäuse der Kalibriervorrichtung auch für eine kabelgebundene Kommunikation mit dem Messgerät ausgebildet sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um bekannte USB- Schnittstellen und deren Varianten handeln. The data interface provided on the housing of the calibration device is preferably designed for wireless communication with the measuring device to be calibrated. Common standards, such as WiFi or Bluetooth or the like, can be used. Alternatively, the data interface on the housing of the calibration device can also be designed for wired communication with the measuring device. These can, for example, be known USB interfaces and their variants.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Träger in dem Gehäuse durch eine Achse drehbar zu einer X-/Y-Ebene aufgenommen ist, welche parallel zu einer Messoberfläche des Messgerätes drehbar ist. Dadurch können die einzelnen Sektionen nach und nach zu einem Messpunkt in der Messoberfläche des Messgerätes übergeführt werden, der mit einer Röntgenstrahlung durch eine Röntgenfluoreszenzeinrichtung in dem Messgerät beaufschlagt wird. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Träger mit einem bogensegmentförmigen Abschnitt gegenüber einer Stirnseite des Gehäuses hervorsteht. Dieser hervorstehende bogensegmentförmige Abschnitt kann zu einem Messpunkt in der Messoberfläche des Messgerätes ausgerichtet werden. In der jeweiligen Sektion des bogensegmentförmigen Abschnitts, der gegenüber dem Gehäuse hervorsteht, ist das Kalibriernormal, der Identifikationscode, die Lochblende und/oder die mit einer Folie überdeckten Lochblende vorgesehen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Träger vollständig innerhalb dem Gehäuse in einer X-/Y- Ebene drehbar und parallel zur Messoberfläche des Messgerätes angeordnet ist. Vorteilhafterweise weist das Gehäuse an dem zur Messoberfläche des Messgerätes weisenden Wandabschnitt eine Gehäuseöffnung auf. Furthermore, it is preferably provided that the carrier is accommodated in the housing by an axis so that it can rotate to an X/Y plane, which can be rotated parallel to a measuring surface of the measuring device. As a result, the individual sections can be gradually transferred to a measuring point in the measuring surface of the measuring device, which is exposed to X-rays by an X-ray fluorescence device in the measuring device. Furthermore, it is preferably provided that the carrier protrudes with an arc segment-shaped section relative to an end face of the housing. This protruding arc segment-shaped section can be aligned with a measuring point in the measuring surface of the measuring device. The calibration standard, the identification code, the pinhole and/or the pinhole covered with a film are provided in the respective section of the arc segment-shaped section, which protrudes from the housing. Alternatively, it can be provided that the carrier can be rotated completely within the housing in an X/Y plane and is arranged parallel to the measuring surface of the measuring device. The housing advantageously has a housing opening on the wall section facing the measuring surface of the measuring device.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das Gehäuse der Kalibriervorrichtung eine Auflagefläche oder Auflagepunkte aufweist und die Ebene der Auflagefläche oder der Auflagepunkt und ein Messpunkt oder eine Messfläche des Kalibriernormals oder des Messobjektes an oder auf dem Träger einen Abstand von weniger als 10 mm, bevorzugt weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 3 mm, aufweist. Insbesondere bei Kalibriernormalen mit dünnen Schichten, die für die Kalibrierung eingesetzt werden, ist ein geringer Abstand für die Erzielung einer maximalen Intensität in der Sekundärstrahlung von Vorteil. Furthermore, it is preferably provided that the housing of the calibration device has a support surface or support points and the plane of the support surface or the support point and a measuring point or a measuring surface of the calibration standard or the measurement object on or on the carrier are at a distance of less than 10 mm, preferably less than 5 mm, preferably less than 3 mm. Particularly for calibration standards with thin layers that are used for calibration, a small distance is advantageous for achieving maximum intensity in the secondary radiation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Kalibriervorrichtung ist vorgesehen, dass die Kalibriernormale als Reinelemente oder als Schichtelemente bestehend aus einem Grundwerkstoff und einer Beschichtung ausgebildet sind. Unter Reinelementen wird bei einem Edelmetall wie beispielsweise Gold eine Reinheit von mehr als 99 % an Gold verstanden. Analoges gilt für die weiteren Edelmetalle. According to a further preferred embodiment of the calibration device, it is provided that the calibration standards are designed as pure elements or as layer elements consisting of a base material and a coating. For a precious metal such as gold, pure elements mean a purity of more than 99% gold. The same applies to other precious metals.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zum Kalibrieren eines Messgerätes zur Material- oder Schichtdickenanalyse, insbesondere eines Röntgenfluoreszenzmessge- räts, gelöst, bei welchem in einer Steuerungseinrichtung des Messgerätes eine nachfolgend durchzuführende Messaufgabe aufgerufen und ausgewählt wird und bei dem eine Kalibriervorrichtung nach einem der vorbeschriebenen Ausführungsformen in eine Kalibrierposition zum Messgerät übergeführt wird und bei dem einzelne in den Sektionen des Trägers angeordnete Kalibriernormale in eine Messposition verfahren werden, in welcher die ausgewählte Sektion des Trägers zum Messpunkt in der Messoberfläche des Messgerätes ausgerichtet ist und bei dem Messdaten von den in den jeweiligen Sektionen des Trägers angeordneten Kalibriernormalen in eine Steuerungseinrichtung weitergeleitet werden und aus den Messdaten von jedem Kalibriernormal ein Kalibrierwert ermittelt wird und bei dem die in der Steuerungseinrichtung hinterlegten Standardwerte mit den erfassten Kalibrierwerten verglichen und Korrekturwerte für nachfolgende Messaufgaben mit dem Messgerät ermittelt und zugrunde gelegt werden. Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass das Bedienpersonal während der Kalibrierung des Messgerätes sich weiteren Tätigkeiten zuwenden kann, da die Kalibrierung des Messgerätes für die nachfolgende Messaufgabe durch die Kalibriervorrichtung durchgeführt wird. Dadurch können auch Bedienfehler ausgeschlossen werden, indem beispielsweise Kalibriernormale vertauscht werden oder diese nicht im Isozentrum des Messpunktes in der Messoberfläche des Messgerätes ausgerichtet werden. The object on which the invention is based is further achieved by a method for calibrating a measuring device for material or layer thickness analysis, in particular an X-ray fluorescence measuring device. advises, solved, in which a measuring task to be subsequently carried out is called up and selected in a control device of the measuring device and in which a calibration device according to one of the above-described embodiments is transferred to a calibration position to the measuring device and in which individual calibration standards arranged in the sections of the carrier are moved into a measuring position procedure, in which the selected section of the carrier is aligned with the measuring point in the measuring surface of the measuring device and in which measurement data from the calibration standards arranged in the respective sections of the carrier are forwarded to a control device and a calibration value is determined from the measurement data from each calibration standard and in which the standard values stored in the control device are compared with the recorded calibration values and correction values are determined and used as a basis for subsequent measuring tasks with the measuring device. This method has the advantage that the operating personnel can devote themselves to further activities during the calibration of the measuring device, since the calibration of the measuring device for the subsequent measuring task is carried out by the calibration device. This also means that operating errors can be ruled out, for example by swapping calibration standards or not aligning them with the isocenter of the measuring point in the measuring surface of the measuring device.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die zumindest eine Sektion des Trägers der Kalibriervorrichtung zum Messpunkt des Messgerätes für die Einnahme der Kalibrierposition ausgerichtet wird. Bevorzugt kann die Kalibriervorrichtung auf der Messoberfläche des Messgerätes positioniert werden, um darauffolgend eine Einstellung in der Ausrichtung der zumindest einen Sektion des Trägers zum Messpunkt in der Messoberfläche des Messgerätes durchzuführen. It is preferably provided that the at least one section of the carrier of the calibration device is aligned with the measuring point of the measuring device for assuming the calibration position. The calibration device can preferably be positioned on the measuring surface of the measuring device in order to subsequently carry out an adjustment in the alignment of the at least one section of the carrier to the measuring point in the measuring surface of the measuring device.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Ausrichtung des Kalibriernormals in der Sektion des Trägers zum Messpunkt in der Messoberfläche des Messgerätes mit einem Positionslaser des Messgerätes angezeigt oder in einem Display des Messgerätes mit einer den Messpunkt erfassenden Messbildkamera angezeigt wird. Dadurch kann die Einnahme der Kalibrierposition in einfacher Weise sichergestellt werden. In particular, it is provided that the alignment of the calibration standard in the section of the carrier to the measuring point is displayed in the measuring surface of the measuring device with a position laser of the measuring device or in a display of the measuring device with a device that detects the measuring point camera is displayed. This makes it easy to ensure that the calibration position is taken.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen der Kalibriervorrichtung und dem Messgerät in der Kalibrierposition eine Kommunikation über die Datenschnittstelle der Kalibriervorrichtung und der Steuerungseinrichtung im Messgerät aufgebaut wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass beim erstmaligen Positionieren der Kalibriervorrichtung zum Messgerät eine aktive Kopplung, insbesondere bei einer drahtlosen Kommunikation, erforderlich ist. Bei einer nachfolgenden oder weiteren Kalibrierung kann zwischen der Kalibriervorrichtung und dem Messgerät selbständig eine gesicherte und drahtlose Kommunikation aufgebaut werden. Alternativ kann die Kommunikation kabelgebunden erfolgen. Furthermore, it is preferably provided that communication is established between the calibration device and the measuring device in the calibration position via the data interface of the calibration device and the control device in the measuring device. For example, it can be provided that when the calibration device is positioned to the measuring device for the first time, an active coupling, in particular in the case of wireless communication, is required. During a subsequent or further calibration, secure and wireless communication can be independently established between the calibration device and the measuring device. Alternatively, communication can be wired.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass durch die Steuerungseinrichtung des Messgerätes aufgrund der ausgewählten Messaufgabe die Anzahl und/oder die jeweiligen zur Kalibrierung zum Einsatz kommenden Kalibriernormale ausgewählt werden. Dadurch kann eine Verwechslung von Kalibriernormalen oder eine fehlerhafte Kalibrierung durch eine verringerte Anzahl von Kalibriernormalen verhindert sein. A further preferred embodiment of the method provides that the number and/or the respective calibration standards used for calibration are selected by the control device of the measuring device based on the selected measuring task. This can prevent confusion between calibration standards or incorrect calibration due to a reduced number of calibration standards.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein mit Kalibriernormalen bestückter Träger für die nachfolgende Messaufgabe des Messgerätes ausgewählt wird. Der Träger kann fest in einer vorkonfektionierten Kalibriervorrichtung vorgesehen sein. Auch kann ein Bestücken der Kalibriervorrichtung mit einem ausgewählten, eine Sortierung von Kalibriernormalen umfassenden Träger durchgeführt werden oder die ausgewählten Sektionen des Trägers mit vorbestimmten Kalibriernormalen bestückt werden. Bei einer Serienfertigung kann zur Qualitätskontrolle vorgesehen sein, dass beispielsweise mehrere vorkonfektionierte Kalibriervorrichtungen zum Einsatz kommen, um eine Zeitersparnis für die Vorbereitung der Kalibriervorrichtung auf die Kalibrieraufgabe zu ermöglichen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass bei individuellen und einer Vielzahl voneinander abweichenden Messaufgaben die Kalibriervorrichtung mit einem Träger ausgewählt wird, bei dem die einzelnen Sektionen individuell mit Kalibriernormalen bestückbar ist. According to a preferred embodiment of the method, it is provided that a carrier equipped with calibration standards is selected for the subsequent measuring task of the measuring device. The carrier can be permanently installed in a prefabricated calibration device. The calibration device can also be equipped with a selected carrier comprising a sorting of calibration standards, or the selected sections of the carrier can be equipped with predetermined calibration standards. In series production, it can be provided for quality control that, for example, several pre-assembled calibration devices are used in order to save time in preparing the calibration device for the calibration task. Alternatively, it can also be provided that for individual and a large number of different ones Measuring tasks the calibration device is selected with a carrier in which the individual sections can be individually equipped with calibration standards.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die zumindest eine vorbestimmte Anzahl von Sektionen mit den jeweiligen Kalibriernormalen der Kalibriervorrichtung erfasst und in der Steuerungseinrichtung des Messgerätes abgespeichert werden. Furthermore, it is preferably provided that the at least a predetermined number of sections are recorded with the respective calibration standards of the calibration device and stored in the control device of the measuring device.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass für die Kalibrierung des Messgerätes die Steuerung der Kalibriervorrichtung durch die Steuerungseinrichtung des Messgerätes angesteuert wird und vorzugsweise die für die Messaufgabe ausgewählten Kalibriernormalen aufeinanderfolgend in die Messposition übergeführt werden. Dadurch kann eine gesicherte und nachvollziehbare Kalibrierung durchgeführt werden. Furthermore, it is preferably provided that for the calibration of the measuring device, the control of the calibration device is controlled by the control device of the measuring device and preferably the calibration standards selected for the measuring task are successively transferred to the measuring position. This allows a secure and traceable calibration to be carried out.
Insbesondere ist vorgesehen, dass nach der Durchführung der Kalibrierung des Messgerätes mit dem zumindest einen Kalibriernormal der Kalibriervorrichtung ein Verifikationsnormal in die Messposition übergeführt wird, welches nicht für die Kalibrierung des Messgerätes eingesetzt wurde und der Kalibrierwert mit dem Verifikationswert des Verifikationsnormals verglichen wird. Dadurch kann ein zusätzlicher Abgleich für die erfolgte Kalibrierung durchgeführt werden. Insbesondere kann dadurch überwacht werden, ob es während der Kalibrierung des Messgerätes zu äußeren Einflüssen kam, wie beispielsweise Temperaturschwankungen, die zu einer Verfälschung der Kalibrierung des Messgerätes geführt haben könnten. In particular, it is provided that after carrying out the calibration of the measuring device with the at least one calibration standard of the calibration device, a verification standard which was not used for the calibration of the measuring device is transferred to the measuring position and the calibration value is compared with the verification value of the verification standard. This allows an additional adjustment to be carried out for the calibration that has taken place. In particular, it can be monitored whether there were external influences during the calibration of the measuring device, such as temperature fluctuations, which could have led to a falsification of the calibration of the measuring device.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass nach der Erfassung des Verifikationswertes ein Messobjekt durch Auflegen auf eine Lochblende oder eine mit einer Folie überspannten Lochblende des Trägers vermessen wird und darauffolgend ein Referenzwert erfasst wird und anschließend eine Differenz zwischen dem Verifikationswert und dem Referenzwert ermittelt wird. Sofern der Referenzwert kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, kann die Kalibrierung abgeschlossen werden und darauffolgend das Messgerät für die Messaufgabe angesteuert werden. Sollte der Referenzwert größer als ein vorgegebener Schwellenwert sein, kann eine Aufforderung zur Wiederholung der Kalibrierung erfolgen. Furthermore, it is preferably provided that after the verification value has been recorded, a measurement object is measured by placing it on a pinhole or a pinhole of the carrier covered with a film and then a reference value is recorded and then a difference between the verification value and the reference value is determined. If the reference value is smaller than a predetermined threshold value, the calibration can be completed and The measuring device can then be controlled for the measuring task. If the reference value is greater than a predetermined threshold value, a request to repeat the calibration can be made.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Kalibriervorrichtung eine Messauflage umfasst, die in einer auf den Träger gerichteten Primärstrahlung hinter dem Träger positioniert wird und dass der Träger mit einer Lochblende und einer zumindest vorbestimmten Anzahl von Sektionen mit Kalibriernormalen nach einer oder mehreren Messungen von Messobjekten auf der Messauflage für eine Kalibrierung zur Messposition verfahren wird. Diese Anordnung ermöglicht, dass beispielsweise nach jeder Messung oder nach einer vorbestimmten Anzahl von Messungen während einer Prüfung eines Loses von Messobjekten eine Kalibrierung automatisiert erfolgen kann, um bei einer möglichen Abweichung des Messgerätes eine Nachkalibrierung zu starten. According to a further advantageous embodiment of the method, it can be provided that the calibration device comprises a measuring support which is positioned behind the carrier in a primary radiation directed onto the carrier and that the carrier is equipped with a pinhole and an at least predetermined number of sections with calibration standards according to one or several measurements of measurement objects on the measurement support are moved to the measurement position for calibration. This arrangement makes it possible, for example, for a calibration to be carried out automatically after each measurement or after a predetermined number of measurements during a test of a batch of measurement objects, in order to start a recalibration in the event of a possible deviation of the measuring device.
Des Weiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der in der Kalibriervorrichtung angeordnete Träger ausgetauscht und ein Wechsler für Messobjekte eingesetzt wird. Ein solcher Wechsler für Messobjekte ist analog zum Träger ausgebildet, jedoch kann eine vorbestimmte Anzahl von Messobjekten aufgelegt werden, so dass durch das Messgerät über die Kalibriervorrichtung eine aufeinanderfolgende Messung von Messobjekten automatisiert angesteuert werden kann. Furthermore, it can preferably be provided that the carrier arranged in the calibration device is replaced and a changer is used for measurement objects. Such a changer for measurement objects is designed analogously to the carrier, but a predetermined number of measurement objects can be placed on it, so that a successive measurement of measurement objects can be automatically controlled by the measuring device via the calibration device.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen : The invention and further advantageous embodiments and developments thereof are described and explained in more detail below using the examples shown in the drawings. The features that can be found in the description and the drawings can be used individually or in groups in any combination according to the invention. Show it :
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Kalibriervorrichtung, Figur 2 eine schematische Ansicht von oben auf eine Kalibriervorrichtung gemäß Figur 1, Figure 1 is a schematic side view of a calibration device, Figure 2 is a schematic view from above of a calibration device according to Figure 1,
Figur 3 eine schematische Ansicht von oben auf einen Träger der Kalibriervorrichtung gemäß Figur 1, 3 shows a schematic view from above of a carrier of the calibration device according to FIG. 1,
Figur 4 eine schematische Schnittansicht einer Sektion des Trägers gemäß Figur 3, Figure 4 is a schematic sectional view of a section of the carrier according to Figure 3,
Figur 5 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie V-V des Trägers in Figur 3, Figure 5 is a schematic sectional view along line V-V of the carrier in Figure 3,
Figur 6 eine schematische Seitenansicht der Kalibriervorrichtung in einer Kalibrierposition zum Messgerät, 6 shows a schematic side view of the calibration device in a calibration position relative to the measuring device,
Figur 7 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform zu Figur 6, und Figure 7 is a schematic side view of an alternative embodiment to Figure 6, and
Figur 8 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu Figur 6. Figure 8 is a schematic side view of a further alternative embodiment to Figure 6.
In Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Kalibriervorrichtung 11 dargestellt. Eine Ansicht von oben auf die Kalibriervorrichtung 11 zeigt die Figur 2. Diese Kalibriervorrichtung 11 umfasst ein Gehäuse 12 An einer Unterseite des Gehäuses 12 ist eine Auflagefläche oder sind Auflagepunkte 14, die in einer Auflageebene 24 liegen, zur Positionierung auf einer Oberfläche vorgesehen. Das Gehäuse 12 umfasst einen Antrieb 16, insbesondere einen Elektromotor, der durch eine Steuerung 17 drehbar angetrieben ist. Dieser Antrieb 16 steuert eine Verfahrbewegung eines Trägers 18 relativ zum Gehäuse 12 an. Dieser Träger 18 weist einen Grundkörper 19 auf, der beispielsweise in Form einer rotierenden Scheibe ausgebildet ist. Die Drehachse 20 des Trägers 18 ist vorzugsweise senkrecht zu der Auflageebene 24 der Auflagepunkte 14 ausgerichtet. Der Träger 18 ist in einer Position zum Gehäuse 12 derart angeordnet, dass ein bogensegmentförmiger Abschnitt 21 des Trägers 18 gegenüber einer Stirnseite 22 oder einer Vorderseite des Gehäuses 12 hervorsteht. Der weitere Teil eines Trägers 18 ist innerhalb einer offenen Aufnahme 23 in dem Gehäuse 12 positioniert. Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Abstand zwischen dem Träger 18 bzw. einer Unterseite des Trägers 18 und einer durch die Auflagepunkte 14 oder einer Auflagefläche des Gehäuses 12 gebildete Auflageebene 24 einen Abstand A aufweist, der kleiner als 10 mm, vorzugsweise kleiner als 5 mm, insbesondere kleiner als 3 mm, ausgebildet ist. A schematic side view of a calibration device 11 is shown in FIG. A view from above of the calibration device 11 is shown in Figure 2. This calibration device 11 comprises a housing 12. On an underside of the housing 12, a support surface or support points 14, which lie in a support plane 24, are provided for positioning on a surface. The housing 12 includes a drive 16, in particular an electric motor, which is rotatably driven by a controller 17. This drive 16 controls a movement of a carrier 18 relative to the housing 12. This carrier 18 has a base body 19, which is designed, for example, in the form of a rotating disk. The axis of rotation 20 of the carrier 18 is preferably aligned perpendicular to the support plane 24 of the support points 14. The carrier 18 is arranged in a position relative to the housing 12 in such a way that an arc segment-shaped section 21 of the carrier 18 protrudes from an end face 22 or a front side of the housing 12. The further part of a carrier 18 is positioned within an open receptacle 23 in the housing 12. It is preferably provided that a distance between the carrier 18 or an underside of the carrier 18 and a support plane 24 formed by the support points 14 or a support surface of the housing 12 has a distance A that is less than 10 mm, preferably less than 5 mm, in particular smaller than 3 mm.
Am oder im Gehäuse 12 der Kalibriervorrichtung 11 ist eine Datenschnittstelle 26 vorgesehen, welche mit der Steuerung 17 verbunden ist. Die Datenschnittstelle 26 kann einen mechanisch ausgebildeten Steckanschluss für eine kabelgebundene Kommunikation und/oder für eine Versorgung mit Energie aufweisen. Die Datenschnittstelle 26 kann auch als drahtlose Kommunikationsschnittstelle ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Kalibriervorrichtung 11 eine separate Stromversorgung an ein Stromnetz aufweisen oder mit Akkumulatoren betrieben sein. A data interface 26, which is connected to the controller 17, is provided on or in the housing 12 of the calibration device 11. The data interface 26 can have a mechanically designed plug-in connection for wired communication and/or for supplying energy. The data interface 26 can also be designed as a wireless communication interface. In this case, the calibration device 11 can have a separate power supply to a power network or be operated with accumulators.
Der Träger 18 der Kalibriervorrichtung 11 gemäß den Figuren 1 und 2 ist in einer Draufsicht in Figur 3 dargestellt. Dieser Träger 18 weist eine Vielzahl von Sektionen 28 auf. Diese Sektionen 28 sind vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt. In diesem Fall können die Sektionen 28 eine gleiche Größe aufweisen. Beispielsweise können diese kuchenstückförmig ausgebildet sein. Diese Sektion 28 des Trägers 18 kann mit einem Kalibriernormal 34 bestückt sein. Dieses Kalibriernormal 34 kann fest in dem Träger 18 integriert sein. Alternativ kann in der Sektion 28 zur Positionierung des Kalibriernormals 34 eine Aufnahme 35 vorgesehen sein. Diese Aufnahme 35 kann in Form einer Vertiefung ausgebildet sein, wie dies in Figur 4 dargestellt ist, welche eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Figur 3 zeigt. In diese Aufnahme 34 ist ein Kalibriernormal 34 einsetzbar. Des Weiteren kann der Träger 18 auch zur Aufnahme eines Messobjektes ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich in diesem Fall um eine Sektion 29 handeln, welche eine Lochblende 31 umfasst, die von einer Folie, insbesondere Mylarfolie 32, überdeckt ist, wie dies in Figur 4 dargestellt ist. Somit kann ein Messobjekt auf die Oberseite des Trägers 18 bzw. der Folie 32 aufgelegt werden, welches im Durchmesser kleiner ist als die Lochblende 31. Des Weiteren kann eine Sektion 30 im Träger 18 ausgebildet sein, wie dies in einer Schnittansicht entlang der Linie V-V gemäß der Figur 3 in Figur 5 dargestellt ist. Diese Sektion 30 kann nur aus einer Lochblende 31 bestehen. Die Lochblende 31 stellt eine Durchgangsbohrung mit einem freien Durchgang dar. In der Schnittansicht entlang der Linie V-V gemäß Figur 3 ist eine alternative Ausführungsform und Anordnung des Kalibriernormals 34 zum Träger 18 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist das Kalibriernormale 34 fest in den Grundkörper 19 des Trägers 18 angeordnet oder eingebunden. The carrier 18 of the calibration device 11 according to Figures 1 and 2 is shown in a top view in Figure 3. This carrier 18 has a plurality of sections 28. These sections 28 are preferably evenly distributed over the circumference. In this case, the sections 28 can be of the same size. For example, these can be designed in the shape of a piece of cake. This section 28 of the carrier 18 can be equipped with a calibration standard 34. This calibration standard 34 can be permanently integrated into the carrier 18. Alternatively, a receptacle 35 can be provided in section 28 for positioning the calibration standard 34. This receptacle 35 can be designed in the form of a recess, as shown in Figure 4, which shows a sectional view along line IV-IV in Figure 3. A calibration standard 34 can be inserted into this receptacle 34. Furthermore, the carrier 18 can also be designed to hold a measurement object. For example, in this case it can be a section 29 which comprises a perforated screen 31 which is covered by a film, in particular Mylar film 32, as shown in Figure 4. This means that a measurement object can be placed on the The top of the carrier 18 or the film 32 can be placed, which is smaller in diameter than the pinhole 31. Furthermore, a section 30 can be formed in the carrier 18, as shown in a sectional view along the line VV according to Figure 3 in Figure 5 is shown. This section 30 can only consist of a pinhole 31. The pinhole 31 represents a through hole with a free passage. In the sectional view along the line VV according to Figure 3, an alternative embodiment and arrangement of the calibration standard 34 to the carrier 18 is shown. In this arrangement, the calibration standard 34 is firmly arranged or integrated into the base body 19 of the carrier 18.
Der Träger 18 ist um die vertikale Achse 20 drehbar gelagert. Es kann vorgesehen sein, dass der Träger 18 austauschbar in dem Gehäuse 12 angeordnet und mit dem Antrieb 16 koppelbar ist. Beispielsweise kann der Träger 18 eine Indexierung aufweisen, so dass dieser in einer definierten Ausrichtung mit einer Antriebswelle des Antriebs 16 verbindbar ist. Der Antrieb 16 selbst kann einen Positionsgeber umfassen, so dass die Lage und Position der Indexierung der Antriebswelle der Steuerung 17 bekannt ist. Dadurch kann mittels der Steuerung 17 der Kalibriervorrichtung 11 eine definierte Positionierung der einzelnen Sektionen 28, 29, 30 in einer Messposition 49 (Figur 2 und 6) angesteuert werden. In dieser Messposition 49 steht ein hinreichender Bereich jeder Sektion 28, 29, 30 des Trägers 18 gegenüber der Stirnseite 22 des Gehäuses 12 hervor. The carrier 18 is rotatably mounted about the vertical axis 20. It can be provided that the carrier 18 is arranged interchangeably in the housing 12 and can be coupled to the drive 16. For example, the carrier 18 can have an indexing so that it can be connected to a drive shaft of the drive 16 in a defined orientation. The drive 16 itself can include a position sensor so that the location and position of the indexing of the drive shaft of the controller 17 is known. As a result, a defined positioning of the individual sections 28, 29, 30 in a measuring position 49 (FIGS. 2 and 6) can be controlled by means of the control 17 of the calibration device 11. In this measuring position 49, a sufficient area of each section 28, 29, 30 of the carrier 18 protrudes from the end face 22 of the housing 12.
Der Grundkörper 19 des Trägers 18 besteht bevorzugt aus einem thermoplastischen Material ohne Zuschlagsstoffe, die zu einer Absorption und/oder Reflexion der Röntgenstrahlung führen. Bevorzugt ist Polyethylen, Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat vorgesehen. The base body 19 of the carrier 18 preferably consists of a thermoplastic material without additives that lead to absorption and/or reflection of the X-rays. Polyethylene, polycarbonate or polymethyl methacrylate is preferred.
Das Kalibriernormal 34 kann als sogenanntes Reinelement ausgebildet sein, um ein Messgerät 42, insbesondere Röntgenfluoreszenzmessgerät gemäß Figur 6, für die Materialanalyse zu kalibrieren. Solche Reinele- mente können aus Edelmetallen mit einem sehr hohen Reinheitsgrad bestehen. Das Kalibriernormal 34 kann auch als ein Grundkörper mit einer Beschichtung ausgebildet sein, um das Messgerät 42 für eine Schichtdickenanalyse zu kalibrieren. Das Kalibriernormal 34 kann einen Identifikationscode, wie beispielsweise QR-Code oder Barcode umfassen. The calibration standard 34 can be designed as a so-called pure element in order to calibrate a measuring device 42, in particular an X-ray fluorescence measuring device according to FIG. 6, for material analysis. Such pure elements can consist of precious metals with a very high degree of purity. The calibration standard 34 can also be designed as a base body with a coating in order to calibrate the measuring device 42 for a layer thickness analysis. The calibration standard 34 can include an identification code, such as a QR code or barcode.
In Figur 6 ist schematisch eine Seitenansicht des Messgerätes 42 dargestellt. Bei diesem Messgerät 42 handelt es sich um ein Röntgenfluoreszenzmessgerät. Dieses Messgerät 42 umfasst eine Röntgenfluoreszenzeinrichtung 43, welche eine Strahlerzeugungsquelle 44 zur Erzeugung einer Röntgenstrahlung umfasst sowie zumindest einen Detektor 46. Die Strahlerzeugungsquelle 44 gibt eine Primärstrahlung 45 aus, die auf einen Messpunkt 47 in einer Messoberfläche 48 des Messgerätes 42 gerichtet ist. Die von einem auf dem Messpunkt 47 aufliegenden Messobjekt 51 oder einem Kalibriernormal 34 am Träger 18 emittierte Sekundärstrahlung 52 wird durch den Detektor 46 zur Ermittlung von Messwerten erfasst. Diese Messwerte werden an eine Steuerungseinrichtung 54 des Messgerätes 42 weitergeleitet. Diese Steuerungseinrichtung 54 steht mit einer Datenschnittstelle 55 in Verbindung. A side view of the measuring device 42 is shown schematically in FIG. This measuring device 42 is an X-ray fluorescence measuring device. This measuring device 42 includes an X-ray fluorescence device 43, which includes a beam generating source 44 for generating X-rays and at least one detector 46. The beam generating source 44 emits a primary radiation 45 which is directed at a measuring point 47 in a measuring surface 48 of the measuring device 42. The secondary radiation 52 emitted by a measurement object 51 resting on the measurement point 47 or a calibration standard 34 on the carrier 18 is detected by the detector 46 to determine measured values. These measured values are forwarded to a control device 54 of the measuring device 42. This control device 54 is connected to a data interface 55.
In dem Messgerät 42 ist des Weiteren eine optische Einrichtung 56 schematisch dargestellt. Diese optische Einrichtung 56, insbesondere Kamera, erfasst Bilder von dem Messpunkt 47 über einen nicht näher dargestellten Spiegel, der in den Strahlengang eingekoppelt ist, um Aufnahmen vom Messpunkt 47 durchzuführen. An optical device 56 is also shown schematically in the measuring device 42. This optical device 56, in particular camera, captures images from the measuring point 47 via a mirror, not shown, which is coupled into the beam path in order to take photographs of the measuring point 47.
Die Kalibriervorrichtung 11 ist getrennt von dem Messgerät 42, insbesondere dem Messgerät 42 zur Schichtdickenanalyse. Die Kalibriervorrichtung 11 kann zur aufeinanderfolgenden Kalibrierung von mehreren Messgeräten 42 eingesetzt werden. Die Kalibriervorrichtung 11 ist lösbar zum Messgerät 42 ausgebildet. Die Kalibriervorrichtung 11 ist eine eigenständige Einheit. Zur Kalibrierung des Messgerätes 42 wird die Kalibriervorrichtung 11 in eine Kalibrierposition 58 auf oder in dem Messgerät 42 übergeführt. In dieser Kalibrierposition 58 ist die Kalibriervorrichtung 11 bevorzugt auf der Messoberfläche 48 des Messgerätes 42 positioniert. Ein bogensegmentförmiger Abschnitt 21 des Trägers 18 ragt aus dem Gehäuse 12 der Kalibriervorrichtung 11 hervor und ist zum Messpunkt 47 des Messgerätes 42 ausgerichtet, so dass die von der Strahlungsquelle 44 erzeugte Primärstrahlung auf die Sektionen 28, 29, 30 des Trägers 18, welche zu dem Messpunkt 47 ausgerichtet werden können, auftrifft. The calibration device 11 is separate from the measuring device 42, in particular the measuring device 42 for layer thickness analysis. The calibration device 11 can be used for the successive calibration of several measuring devices 42. The calibration device 11 is designed to be detachable from the measuring device 42. The calibration device 11 is an independent unit. To calibrate the measuring device 42, the calibration device 11 is moved into a calibration position 58 on or in the measuring device 42. In this calibration position 58, the calibration device 11 is preferably positioned on the measuring surface 48 of the measuring device 42. An arc segment-shaped section 21 of the carrier 18 protrudes from the housing 12 of the calibration device 11 and is aligned with the measuring point 47 of the measuring device 42, so that the primary radiation generated by the radiation source 44 is directed to the sections 28, 29, 30 of the carrier 18, which belong to the Measuring point 47 can be aligned.
Zur Ausrichtung der Kalibriervorrichtung 11 zum Messpunkt 47 im Messgerät 42 kann ein am oder im Messgerät 42 vorgesehener Positionslaser oder die optische Einrichtung 56 vorgesehen sein. Im Falle der optischen Einrichtung 56 wird die Position der Sektion 28 des Trägers 18 zum Messpunkt 47 beispielsweise in einer Anzeige 57 des Messgerätes 42 ausgegeben. Auch kann ein akustisches Signal ausgegeben werden. To align the calibration device 11 with the measuring point 47 in the measuring device 42, a position laser or the optical device 56 provided on or in the measuring device 42 can be provided. In the case of the optical device 56, the position of the section 28 of the carrier 18 relative to the measuring point 47 is output, for example, in a display 57 of the measuring device 42. An acoustic signal can also be emitted.
In der Kalibrierposition 58 ist des Weiteren eine kabellose oder kabelgebundene Kommunikation zwischen der Steuerung 17 der Kalibriervorrichtung 11 und der Steuerungseinrichtung 54 des Messgerätes 42 aufgebaut. In the calibration position 58, wireless or wired communication is also established between the control 17 of the calibration device 11 and the control device 54 of the measuring device 42.
Eine Kalibrierung des Messgerätes 42 durch die Kalibriervorrichtung 11 kann wie folgt durchgeführt werden : An einem Bedienfeld 59 des Messgerätes 42, welches auch getrennt zum Messgerät 42 in Form einer tragbaren Kommunikationseinrichtung, insbesondere Tablet, ausgebildet sein kann, wird über eine Bediensoftware in der Steuerungseinrichtung 54 eine nachfolgend durchzuführende Messaufgabe des Messgerätes 42 ausgewählt. Die Steuerungseinrichtung 54 gibt dafür die entsprechende Anzahl der Kalibriernormale 34 und/oder der Typen der Kalibriernormale 34 aus. A calibration of the measuring device 42 by the calibration device 11 can be carried out as follows: On a control panel 59 of the measuring device 42, which can also be designed separately from the measuring device 42 in the form of a portable communication device, in particular a tablet, is carried out via operating software in the control device 54 a measurement task of the measuring device 42 to be carried out subsequently is selected. The control device 54 outputs the corresponding number of calibration standards 34 and/or the types of calibration standards 34.
Die Kalibriervorrichtung 11 kann einen vorkonfektionierten Träger 18 umfassen, der unter anderem die für die Kalibrieraufgabe notwendigen Kalibriernormale 34 umfasst. Alternativ kann auch ein Träger 18 mit entsprechenden Kalibriernormalen 34 bestückt werden. Alternativ kann auch ein Austausch des Trägers 18 durch einen weiteren Träger zum Gehäuse 12 der Kalibriervorrichtung 11 erfolgen, der die Kalibriernormale für die nachfolgende Messaufgabe umfasst. The calibration device 11 can include a pre-assembled carrier 18, which includes, among other things, the calibration standards 34 necessary for the calibration task. Alternatively, a carrier 18 can also be equipped with corresponding calibration standards 34. Alternatively can The carrier 18 can also be replaced by another carrier for the housing 12 of the calibration device 11, which includes the calibration standards for the subsequent measuring task.
Anschließend übermittelt die Steuerung 17 der Kalibriervorrichtung 11 der Steuerungseinrichtung 54 des Messgerätes 42 Informationen über die zum Messpunkte 47 in einer Messposition 49 ausgerichtete Sektionen 28, 29, 30 des Trägers 18. Darauffolgend wird durch die Steuerungseinrichtung 54 des Messgerätes 42 der Kalibriervorgang gestartet, in dem die einzelnen Sektionen 28, 29, 30 ausgewählt werden, um die entsprechenden Messungen für die Kalibrierung durchzuführen. Beispielweise werden mehrere Sektionen 28 mit jeweils voneinander abweichenden Kalibriernormalen 34 angesteuert. Aus der Positionserkennung der Sektionen 28, 29, 30 zur Messposition 49 kann eine Zuordnung des Kalibriernormals 34 zu den Messwerten für die Ermittlung des Kalibrierwertes erfolgen. The controller 17 then transmits the calibration device 11 to the control device 54 of the measuring device 42 information about the sections 28, 29, 30 of the carrier 18 aligned with the measuring point 47 in a measuring position 49. The calibration process is then started by the control device 54 of the measuring device 42, in which the individual sections 28, 29, 30 are selected to carry out the corresponding measurements for the calibration. For example, several sections 28 are controlled, each with different calibration standards 34. From the position recognition of the sections 28, 29, 30 to the measuring position 49, the calibration standard 34 can be assigned to the measured values for determining the calibration value.
Die Erkennung der jeweiligen Sektion 28, 29, 30 in der Messposition 49 kann durch die Steuerung 17 erfolgen, sofern eine Ausrichtung des Trägers 18 zum Antrieb 16 in der Kalibriervorrichtung 11 erfolgt ist. Ebenso kann ein Identifikationscode des Kalibriernormals 34 oder in der Sektion 28, 29, 30 durch das Messgerät 42 oder die Kalibriervorrichtung 11 zur Erkennung abgefragt werden. The respective section 28, 29, 30 in the measuring position 49 can be recognized by the controller 17, provided that the carrier 18 has been aligned with the drive 16 in the calibration device 11. Likewise, an identification code of the calibration standard 34 or in the section 28, 29, 30 can be queried for recognition by the measuring device 42 or the calibration device 11.
Nachdem die vorbestimmte Anzahl der Kalibriernormale 34 für die nachfolgend gewählte Messaufgabe gemessen und jeweils davon Kalibrierwerte erfasst wurden, werden diese mit den in der Steuerungseinrichtung 57 abgespeicherten Standardwerten verglichen und daraufhin Korrekturwerte ermittelt, die bei der nachfolgenden Messung von Messobjekten berücksichtig werden. Die Kalibriervorrichtung 11 kann für die nachfolgende Messaufgabe, welche mit dem Messgerät 42 durchgeführt werden, aus der Kalibrierposition 58 entfernt werden. Darauffolgend können aufeinanderfolgend die Messobjekte auf den Messpunkt 47 aufgelegt werden und Einzelmessungen durchgeführt und abgespeichert werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Träger 18 durch einen Wechsler zur Aufnahme von Messobjekten in der Kalibriervorrichtung 11 ersetzt wird. Darauffolgend kann die Weitertaktung oder Positionierung der Messobjekte auf dem Wechsler durch die Steuerung 17 der Kalibrierungsvorrichtung 11 oder durch die Steuerungseinrichtung 54 angesteuert werden. After the predetermined number of calibration standards 34 have been measured for the subsequently selected measuring task and calibration values have been recorded, these are compared with the standard values stored in the control device 57 and correction values are then determined, which are taken into account in the subsequent measurement of measurement objects. The calibration device 11 can be removed from the calibration position 58 for the subsequent measuring task, which is carried out with the measuring device 42. The measurement objects can then be placed one after the other on the measuring point 47 and individual measurements can be carried out and saved. Alternatively, it can also be provided that the carrier 18 is replaced by a changer for receiving measurement objects in the calibration device 11. Subsequently, the further clocking or positioning of the measurement objects on the changer can be controlled by the control 17 of the calibration device 11 or by the control device 54.
Die Kalibrierung des Messgerätes 42 durch die Kalibriervorrichtung 11 kann auch einen weiteren Schritt umfassen. Nach der Erfassung der Kalibrierwerte von der vorbestimmten Anzahl der Kalibriernormale 34 in den jeweiligen Sektionen 28 des Trägers 18 kann der Träger 18 beispielsweise mit der Sektion 29 oder der Sektion 30 in die Messposition 49 übergeführt werden. Darauffolgend wird auf die Lochblende 31 oder auf eine die Lochblende 31 überdeckende Folie 32 ein Referenzobjekt aufgelegt und eine Messung durchgeführt. Dieses Referenzobjekt oder dieses Referenznormal ist zuvor nicht zur Kalibrierung des Messgerätes 42 verwendet worden. Allerdings ist dieses Referenzobjekt standardisiert wie die Kalibriernormale 34. Darauffolgend kann der ermittelte Referenzwert mit dem Kalibrierwert verglichen werden. Sollte sich ein Differenzwert ergeben, der größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, wäre eine erneute Kalibrierung vorzunehmen. Ist dieser Differenzwert kleiner als ein Schwellenwert, kann die Kalibrierung als ordnungsgemäß durchgeführt angesehen werden. The calibration of the measuring device 42 by the calibration device 11 can also include a further step. After recording the calibration values from the predetermined number of calibration standards 34 in the respective sections 28 of the carrier 18, the carrier 18 can be transferred to the measuring position 49, for example with the section 29 or the section 30. A reference object is then placed on the pinhole 31 or on a film 32 covering the pinhole 31 and a measurement is carried out. This reference object or this reference standard has not previously been used to calibrate the measuring device 42. However, this reference object is standardized like the calibration standard 34. The determined reference value can then be compared with the calibration value. If there is a difference value that is greater than a specified threshold value, a new calibration would have to be carried out. If this difference value is smaller than a threshold value, the calibration can be considered to have been carried out correctly.
In Figur 7 ist eine alternative Ausführungsform der Kalibriervorrichtung 11 in der Kalibrierposition 58 zum Messgerät 42 dargestellt. Bei dieser Kalibriervorrichtung 11 ist benachbart zum Träger 18 eine Messauflage 62 vorgesehen. Diese Messauflage 62 kann lösbar an einer Stirnseite 22 des Gehäuses 12 befestigbar sein. Die Messauflage 62 umfasst bevorzugt eine Lochblende 31, die insbesondere mit einer Folie 32 überdeckt ist, auf welcher das Messobjekt 51 positioniert werden kann. Die Folie 32 ist bevorzugt eine Mylarfolie. Nach der Kalibrierung des Messgerätes 42 mit der Kalibriervorrichtung 11 verbleibt die Kalibriervorrichtung 11 in der Kalibrierposition 58 zum Messgerät 42. Der Träger 18 wird mit der Sektion 30 zum Messpunkt 47 ausgerichtet. Die Primärstrahlung der Röntgenfluoressenzeinrichtung 43 trifft unmittelbar auf die Unterseite der Folie 32 der Messauflage 62, auf welche das Messobjekt 51 aufliegt. Die daraus resultierenden Messwerte können unmittelbar durch den Detektor 46 erfasst werden. Sofern nun zwischen einer Messung oder einer Vielzahl von Messungen von einem Los von Messobjekten 51 eine Kalibrierung erfolgen soll, kann die Kalibriervorrichtung 11 angesteuert werden, so dass die einzelnen Sektionen 28 zum Messpunkt 47 für die Erfassung von Kalibrierwerten positioniert werden. Diese Anordnung ermöglicht, dass beispielsweise eine Kalibrierung, eine Messung und eine Kalibrierung usw. erfolgt. Ebenso kann vorgesehen sein, dass eine Kalibrierung, eine vorbestimmte Anzahl von Messungen und wieder eine Kalibrierung erfolgt. 7 shows an alternative embodiment of the calibration device 11 in the calibration position 58 to the measuring device 42. In this calibration device 11, a measuring support 62 is provided adjacent to the carrier 18. This measuring support 62 can be detachably attached to an end face 22 of the housing 12. The measurement support 62 preferably comprises a perforated diaphragm 31, which is covered in particular with a film 32 on which the measurement object 51 can be positioned. The film 32 is preferably a Mylar film. After the measuring device 42 has been calibrated with the calibration device 11, the calibration device 11 remains in the calibration position 58 relative to the measuring device 42. The carrier 18 is aligned with the section 30 to the measuring point 47. The primary radiation of the X-ray fluorescence device 43 directly hits the underside of the film 32 of the measurement support 62, on which the measurement object 51 rests. The resulting measured values can be recorded directly by the detector 46. If a calibration is to be carried out between a measurement or a large number of measurements of a lot of measurement objects 51, the calibration device 11 can be controlled so that the individual sections 28 are positioned at the measuring point 47 for the acquisition of calibration values. This arrangement enables, for example, calibration, measurement and calibration, etc. to take place. It can also be provided that a calibration, a predetermined number of measurements and another calibration take place.
In Figur 8 ist eine weitere schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Messgerätes 42 und der Kalibriervorrichtung 11 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kalibriervorrichtung 11 in das Messgerät 42 integriert ist. Dabei ist vorgesehen, dass unterhalb der Messoberfläche 48, also zwischen dem Messpunkt 47 und der Röntgenfluoreszenzeinrichtung 43, der Träger 18 der Kalibriervorrichtung 11 positioniert ist. Auch bei dieser alternativen Ausführungsform sind alle vorgenannten Ausführungsformen und Alternativen möglich. Diese Anordnung weist insbesondere den Vorteil auf, dass bei sehr dünnen Folien, die für das Kalibriernormal 34 eingesetzt werden, ein geringer Abstand zur Röntgenfluoreszenzeinrichtung 43 geschaffen ist, wodurch eine maximale Intensität für die Signalerfassung zur Auswertung der Messwerte ermöglicht wird. Zum Bestücken des Trägers 18 und/oder dessen Austausch kann beispielsweise die Messoberfläche 48 zumindest teilweise aufklappbar oder abnehmbar sein, so dass eine einfache Zugänglichkeit zur im Messgerät 42 integrierten Kalibriervorrichtung 11 gegeben ist. 8 shows a further schematic sectional view of an alternative embodiment of the measuring device 42 and the calibration device 11. In this embodiment it is provided that the calibration device 11 is integrated into the measuring device 42. It is provided that the carrier 18 of the calibration device 11 is positioned below the measuring surface 48, i.e. between the measuring point 47 and the X-ray fluorescence device 43. All of the aforementioned embodiments and alternatives are also possible in this alternative embodiment. This arrangement has the particular advantage that with very thin foils that are used for the calibration standard 34, a small distance to the X-ray fluorescence device 43 is created, which enables maximum intensity for the signal acquisition for evaluating the measured values. To equip the carrier 18 and/or replace it, the measuring surface 48 can, for example, be at least partially foldable or removable, so that easy access to the calibration device 11 integrated in the measuring device 42 is provided.

Claims

Ansprüche Kalibriervorrichtung für ein Messgerät (42) zur Materialanalyse oder Schichtdickenanalyse, mit einem Gehäuse (12), mit einem Träger (18), der mehrere Sektionen (28, 29, 30) umfasst, wobei in zumindest einer Sektion (28) zumindest ein Kalibriernormal (34) vorgesehen ist, mit einem Antrieb (16), durch welchen die Sektionen (28, 29, 30) des Trägers (18) abwechselnd oder aufeinanderfolgend in eine Messposition (49) überführbar sind, mit einer Steuerung (17), welche den Antrieb (16) zur Verfahrbewegung des Trägers (18) ansteuert, und mit einer Datenschnittstelle (26), welche mit der Steuerung (17) verbunden ist, und welche mit einer Datenschnittstelle (55) des zu kalibrierenden Messgerätes (42) kommuniziert. Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) mehrere aneinandergereihte Sektionen (28, 29, 30) aufweist, die an die Messposition (49) überführbar sind. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sektion (28, 29, 30) des Trägers (18) einen Identifikationscode aufweist, welcher durch eine optische Einrichtung am Gehäuse (12) oder am Messgerät (42) auslesbar ist und durch die Steuerung (17) die jeweilige identifizierte Sektion (28, 29, 30) in die Messposition (49) überführbar ist. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (16) einen Positionsgeber aufweist und eine der Sektionen (28, 29, 30) zum Positionsgeber in einer Startposition ausgerichtet ist und die einzelnen Sektionen (28, 29, 30) durch die Erfassung des Drehwinkels oder von Inkrementen durch den Positionsgeber definiert in die Messposition (49) überführbar sind. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) einen Grundkörper (19) aufweist, der als eine rotierende Scheibe ausgebildet ist, welche über den Umfang verteilt mehrere Sektionen (28, 29, 30) aufweist, und vorzugsweise mehrere Sektionen (28, 29, 30) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet vorgesehen sind. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) in zumindest einer Sektion (28) eine Aufnahme (35) für die Positionierung des Kalibriernormals (34) aufweist oder eine Auflagefläche für ein Messobjekt aufweist. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) eine unveränderbare Bestückung von Kalibriernormalen (34) in den Sektionen (28) aufweist. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) auswechselbar zum Antrieb (16) im Gehäuse (12) vorgesehen ist. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) in der Sektion (29) eine Lochblende (31) aufweist, und vorzugsweise der Träger (18) in der Sektion (29) eine mit einer Folie (32) überdeckte Lochblende (31) aufweist, insbesondere mit einer Mylarfolie überdeckte Lochblende (31), umfasst. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (19) des Trägers Claims Calibration device for a measuring device (42) for material analysis or layer thickness analysis, with a housing (12), with a carrier (18) which comprises a plurality of sections (28, 29, 30), with at least one calibration standard in at least one section (28). (34) is provided, with a drive (16), through which the sections (28, 29, 30) of the carrier (18) can be moved alternately or sequentially into a measuring position (49), with a control (17), which Drive (16) controls the movement of the carrier (18), and with a data interface (26), which is connected to the controller (17), and which communicates with a data interface (55) of the measuring device (42) to be calibrated. Calibration device according to claim 1, characterized in that the carrier (18) has a plurality of sections (28, 29, 30) arranged in a row, which can be transferred to the measuring position (49). Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one section (28, 29, 30) of the carrier (18) has an identification code which can be read by an optical device on the housing (12) or on the measuring device (42) and by the control (17) can move the respective identified section (28, 29, 30) into the measuring position (49). Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive (16) has a position transmitter and one of the sections (28, 29, 30) is aligned with the position transmitter in a starting position and the individual sections (28, 29, 30) through the Detection of the angle of rotation or increments can be transferred to the measuring position (49) in a defined manner by the position sensor. Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (18) has a base body (19) which is designed as a rotating disk which has a plurality of sections (28, 29, 30) distributed over the circumference, and preferably several Sections (28, 29, 30) are arranged evenly distributed over the circumference. Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (18) has a receptacle (35) in at least one section (28) for positioning the calibration standard (34) or has a support surface for a measurement object. Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (18) has an unchangeable configuration of calibration standards (34) in the sections (28). Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (18) is provided in the housing (12) so that it can be replaced with the drive (16). Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (18) in the section (29) has a pinhole (31), and preferably the carrier (18) in the section (29) is covered with a film (32). Pinhole (31), in particular a perforated panel (31) covered with a Mylar film. Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (19) of the carrier
(18) aus einem für eine Röntgenstrahlung reflexionsarmen, insbesondere reflexionsfreien, und/oder absorptionsarmen, insbesondere absorptionsfreien, Material ausgebildet ist, und der Grundkörper(18) is formed from a material that is low-reflection, in particular non-reflection, and/or low-absorption, in particular absorption-free, for X-rays, and the base body
(19) insbesondere aus Polyethylen, Polycarbonat oder Polymethyl- methacrylat, hergestellt ist. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenschnittstelle (26) im Gehäuse (12) zur kabellosen oder kabelgebundenen Kommunikation mit dem Messgerät (42) ausgebildet ist. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) in dem Gehäuse (12) durch eine vertikale Achse drehbar gelagert und in einer X-/Y- Ebene parallel zur Messoberfläche (48) des Messgerätes (42) aufgenommen ist. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (18) mit einem bogensegmentförmigen Abschnitt (21) gegenüber einer Stirnseite (22) des Gehäuses (12) hervorsteht oder dass der Träger (18) vollständig innerhalb des Gehäuses (12) vorgesehen ist und die Sektionen (28, 29, 30) des Trägers (18) durch eine Gehäuseöffnung im Gehäuse (12) von außen zugänglich sind. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine Auflagefläche oder Auflagepunkte (14) aufweist, die eine Auflageebene (24) bilden und dass ein Messpunkt oder eine Messfläche des Kalibriernormals (34) oder des Messobjektes (51) an, auf oder in dem Träger (18) einen Abstand von weniger als 10 mm, vorzugsweise 5 mm, besonders bevorzugt weniger als 3 mm, zur Auflageebene (24) aufweist. Kalibriervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kalibriernormal (34) als ein Reinelement oder als ein Schichtelement, bestehend aus einem Grundwerkstoff und einer Beschichtung, ausgebildet ist. Verfahren zum Kalibrieren eines Messgerätes (42) zur Materialanalyse oder Schichtdickenanalyse, bei dem in einer Steuerungseinrichtung (54) des Messgerätes (42) eine nachfolgend durchzuführende Messaufgabe ausgewählt wird, bei dem eine Kalibriervorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 in eine Kalibrierposition (58) zu dem zu kalibrierenden Messgerät (42) angeordnet wird, und bei dem zur Kalibrierung des Messgerätes (42) eine Datenschnittstelle (26) der Kalibriervorrichtung (11) mit einer Datenschnittstelle (55) des Messgerätes (42) kommuniziert. (19) is made in particular from polyethylene, polycarbonate or polymethyl methacrylate. Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the data interface (26) in the housing (12) is designed for wireless or wired communication with the measuring device (42). Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (18) is rotatably mounted in the housing (12) by a vertical axis and is received in an X/Y plane parallel to the measuring surface (48) of the measuring device (42). . Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (18) protrudes with an arc segment-shaped section (21) relative to an end face (22) of the housing (12) or that the carrier (18) is provided completely inside the housing (12). is and the sections (28, 29, 30) of the carrier (18) are accessible from the outside through a housing opening in the housing (12). Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (12) has a support surface or support points (14) which form a support plane (24) and that a measuring point or a measuring surface of the calibration standard (34) or the measurement object (51) on, on or in the carrier (18) has a distance of less than 10 mm, preferably 5 mm, particularly preferably less than 3 mm, to the support plane (24). Calibration device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one calibration standard (34) is designed as a pure element or as a layer element consisting of a base material and a coating. Method for calibrating a measuring device (42) for material analysis or layer thickness analysis, in which a measuring task to be subsequently carried out is selected in a control device (54) of the measuring device (42), in which a calibration device (11) according to one of claims 1 to 17 is moved into a calibration position (58) is arranged to the measuring device (42) to be calibrated, and in which a data interface (26) of the calibration device (11) communicates with a data interface (55) of the measuring device (42) for calibrating the measuring device (42).
- Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne in den Sektionen (28, 29, 30) des Trägers (18) angeordnete Kalibriernormale (34) die für die nachfolgende Messausgabe durch die Steuerungseinrichtung (54) ausgewählt sind, in der Kalibriervorrichtung (11) in eine Messposition (49) zum Messgerät (42) verfahren werden und eine Kalibriermessung durchgeführt wird, dass dem die ermittelten Messdaten von dem in der jeweiligen Sektion des Trägers (18) angeordneten Kalibriernormale (34) an die Steuerungseinrichtung (54) weitergeleitet und von jedem Kalibriernormal (34) ein Kalibrierwert ermittelt wird, und - Method according to claim 16, characterized in that individual calibration standards (34) arranged in the sections (28, 29, 30) of the carrier (18), which are selected for the subsequent measurement output by the control device (54), in the calibration device (11 ) are moved into a measuring position (49) to the measuring device (42) and a calibration measurement is carried out so that the determined measurement data is obtained from the calibration standard (34) arranged in the respective section of the carrier (18). forwarded to the control device (54) and a calibration value is determined from each calibration standard (34), and
- dass die in der Steuerungseinrichtung (54) hinterlegten Standardwerte mit den Kalibrierwerten verglichen und Korrekturwerte für die nachfolgende Messaufgabe für das Messgerät (42) ermittelt und zugrunde gelegt werden. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sektion (28, 29, 30) des Trägers (18) der Kalibriervorrichtung (11) in der Kalibrierposition (58) zu einem Messpunkt (47) in einer Messoberfläche (48) des Messgerätes (42) ausgerichtet wird. Verfahren nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Kalibriervorrichtung (11) in die Kalibrierposition (58) mit einem Positionslaser des Messgerätes (42) oder mit einem Messbild einer optischen Einrichtung (56) des Messgerätes (42) durchgeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrierposition (58) zwischen der Kalibriervorrichtung (11) und dem Messgerät (42) die Kommunikation über die Datenschnittstelle (26) der Kalibriervorrichtung (11) und einer Datenschnittstelle (55) des Messgerätes (42) aufgebaut wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuerungseinrichtung (56) aufgrund der ausgewählten Messaufgabe die Anzahl und/oder der jeweilige Typ der Kalibriernormale (34) ausgewählt eine Verfahrbewegung des Trägers (18) der Kalibriervorrichtung (11) zum Positionieren des jeweiligen Kalibriernormals (34) in der Messposition (49) angesteuert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit Kalibriernormalen (34) bestückter Träger (18) ausgewählt wird oder dass der am Träger (18) mit den jeweiligen ausgewählten Kalibriernormalen (34) bestückt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass für die Kalibrierung des Messgerätes (42) die Steuerung (17) der Kalibriervorrichtung (11) durch die Steuerungseinrichtung (54) angesteuert wird und vorzugsweise die für die Messaufgabe ausgewählten Kalibriernormale (34) aufeinanderfolgend in die Messposition (49) verfahren werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Durchführung der Kalibrierung des Messgerätes (42) mit den Kalibriernormalen (34) der Kalibriervorrichtung (11) ein Verifikationsnormal in die Messposition (49) überführt wird, welches nicht für die Kalibrierung des Messgerätes (42) eingesetzt wurde und von dem Verifikationsnormal ein Verifikationswert erfasst wird und dass der Messwert des kalibrierten Messgeräts (42) mit dem Verifikationswert des Verifikationsnormals verglichen wird. Verfahren nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass nach der Erfassung des Verifikationswertes eine Messung an einem Referenzobjekt durch Auflegen auf einer Lochblende in einer Sektion- that the standard values stored in the control device (54) are compared with the calibration values and correction values for the subsequent measuring task for the measuring device (42) are determined and used as a basis. Method according to claim 16 or 17, characterized in that at least one section (28, 29, 30) of the carrier (18) of the calibration device (11) in the calibration position (58) to a measuring point (47) in a measuring surface (48) of the Measuring device (42) is aligned. Method according to claims 16 to 18, characterized in that the alignment of the calibration device (11) into the calibration position (58) is carried out with a position laser of the measuring device (42) or with a measurement image of an optical device (56) of the measuring device (42). Method according to one of claims 16 to 19, characterized in that in the calibration position (58) between the calibration device (11) and the measuring device (42) the communication via the data interface (26) of the calibration device (11) and a data interface (55) of the measuring device (42). Method according to one of claims 16 to 20, characterized in that the number and/or the respective type of calibration standards (34) are selected by the control device (56) on the basis of the selected measuring task and a traversing movement of the carrier (18) of the calibration device (11) is selected Positioning the respective calibration standard (34) in the measuring position (49) is controlled. Method according to one of claims 16 to 21, characterized in that a carrier (18) equipped with calibration standards (34) is selected or that the carrier (18) is equipped with the respective selected calibration standards (34). Method according to one of claims 16 to 22, characterized in that for the calibration of the measuring device (42), the control (17) of the calibration device (11) is controlled by the control device (54) and preferably the calibration standards (34) selected for the measuring task. be moved successively into the measuring position (49). Method according to one of claims 16 to 23, characterized in that after carrying out the calibration of the measuring device (42) with the calibration standards (34) of the calibration device (11), a verification standard is transferred to the measuring position (49), which is not used for the calibration of the measuring device (42) was used and a verification value is recorded by the verification standard and that the measured value of the calibrated measuring device (42) is compared with the verification value of the verification standard. Method according to claim 24, characterized in that after the verification value has been recorded, a measurement is carried out on a reference object by placing it on a pinhole in a section
(30) oder auf einer mit der Folie (32) überspannten Lochblende(30) or on a perforated panel covered with the film (32).
(31) in einer Sektion (29) des Trägers (18) vermessen wird und darauffolgend ein Referenzwert des Referenzobjektes mit dem Verifikationswert verglichen wird und bei einem sich ergebenden Differenzwert, der größer als ein, vorzugsweise auswählbarer, Schwellenwert ist, eine Nachkalibrierung gestartet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass auf den auf den Träger (18) der Kalibriervorrichtung (11) in der Kalibrierposition (58) ein Primärstrahl (45) gerichtet wird und in Strahlrichtung des Primärstrahls (45) dahinterliegend eine Messauflage (62) zur Anordnung eines Messobjektes positioniert wird und dass der Träger (18) mit einer Sektion (29) mit einer von einer Folie (32) überspannten Lochblende (31) oder mit einer Sektion (30) mit einer Lochblende (31) für die Erfassung eines Messwertes vom Messobjekt zum Messpunkt (47) positioniert wird und nach einer oder mehreren Messungen an Messobjekten mit zumindest einer ein Kalibriernormal (34) aufweisenden Sektion (28) zum Messpunkt (47) für die Kalibrierung des Messgerätes (42) verfahren wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 26 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibriervorrichtung (11), welche vorzugsweise in der Kalibrierposition (58) angeordnet ist, der Träger (18) nach der Kalibrierung ausgetauscht und ein Wechsler zur Aufnahme von Messobjekten in die Kalibriervorrichtung (11) eingesetzt und eine aufeinanderfolgende Positionierung der Messobjekte in der Messposition (49) zur Messung der Messobjekte durch die Kalibriervorrichtung (11) durchgeführt wird. (31) is measured in a section (29) of the carrier (18) and then a reference value of the reference object is compared with the verification value and a recalibration is started if the resulting difference value is greater than a, preferably selectable, threshold value. Method according to one of claims 16 to 25, characterized in that a primary beam (45) is directed onto the carrier (18) of the calibration device (11) in the calibration position (58). and a measuring support (62) is positioned behind it in the beam direction of the primary beam (45) for arranging a measurement object and that the carrier (18) has a section (29) with a pinhole (31) spanned by a film (32) or with a Section (30) with a pinhole (31) for recording a measured value from the measurement object to the measuring point (47) is positioned and after one or more measurements on measurement objects with at least one section (28) having a calibration standard (34) to the measuring point (47) for the calibration of the measuring device (42). Method according to one of claims 16 to 26, characterized in that in the calibration device (11), which is preferably arranged in the calibration position (58), the carrier (18) is replaced after calibration and a changer for receiving measurement objects in the calibration device (11) is used and a successive positioning of the measurement objects in the measurement position (49) is carried out for measuring the measurement objects by the calibration device (11).
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