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潔淨度自動分析·│·│↟:從 Aspex 到 ParticleX

 釋出時間·│·│↟:2022-07-07 點選量·│·│↟:78

“We challenge ourselves to work together to advance innovation that makes a real difference in people’s lives.”

—— Dr. Richard
 

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Aspex 的起源可以追溯到 1992 年(前身為 RJ Lee Group, Inc. 的一個部門)•▩╃·◕,當時開發人員意識到常規掃描電子顯微鏡(SEM)的侷限性•▩╃·◕,並推出了“personal”的 SEM(PSEM)▩│₪↟│。此時正值美國 20 世紀 90 年代的“質量革命”•▩╃·◕,工業界越來越重視材料表徵▩│₪↟│。從那時起•▩╃·◕,Aspex 被持續開發以用於工業中質量和過程控制的 SEM▩│₪↟│。
 

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與美國能源部合作的專案書

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1992 年 Aspex(鎢燈絲)

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RJ Lee Group 透過結合掃描電子顯微鏡(SEM)•╃◕▩、X 射線分析儀 (EDS) 和智慧軟體建立了 CCSEM(計算機控制的掃描電子顯微鏡)▩│₪↟│。與卡內基梅隆大學合作•▩╃·◕,並在美國能源部的資助下•▩╃·◕,開發了一種自動化鋼鐵清潔度分析工具 -- ASCAT▩│₪↟│。該顯微鏡能夠在不到一小時的時間內採集金屬樣品並分析夾雜物達數百個▩│₪↟│。此外•▩╃·◕,此工具可以廣泛應用於汽車清潔度分析•╃◕▩、鋰電清潔度分析以及槍擊殘留物分析▩│₪↟│。
 

 

時至今日•▩╃·◕,隨著各行業對於產品的品質和質量的要求越來越高•▩╃·◕,鋼鐵•╃◕▩、汽車•╃◕▩、鋰電的製造商必須能夠將產品的清潔度控制到微米級別的範圍▩│₪↟│。製造商定義汙染物是比較簡單的•▩╃·◕,和最終總成•╃◕▩、零部件或流體等不是一體的顆粒或碎片都可以被視為汙染物•▩╃·◕,但不幸的是•▩╃·◕,消除和控制汙染物的過程不像定義那麼簡單•▩╃·◕,要實現微米範圍清潔度的控制•▩╃·◕,主要困難在於如何監測該尺度下的顆粒或碎片▩│₪↟│。

 

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Aspex 可以解決這一困難•▩╃·◕,幫助製造商達到清潔度和質量控制的新標準▩│₪↟│。例如•▩╃·◕,製造業的領人物及其供應商•▩╃·◕,如福特•╃◕▩、賓士•╃◕▩、博世以及康明斯等•▩╃·◕,都已在其工廠安裝了 Aspex 系統•▩╃·◕,以提高產品的效能並降低保修成本▩│₪↟│。從起初為揭示部件失效的潛在原因•▩╃·◕,到成為長期改善產品質量檢測不可分割的一部分•▩╃·◕,Aspex 已成為質量管理人員在監測粒子碎片和清潔度過程中不可或缺的工具▩│₪↟│。


2. 從 Aspex 到 ParticleX

如今•▩╃·◕,Aspex 已走過 30 年的發展歷史•▩╃·◕,結合市場的實際需求•▩╃·◕,功能不斷更新迭代•▩╃·◕,目前已升級至 ParticleX•▩╃·◕,從鎢燈絲到長壽命•╃◕▩、高亮度的單晶體 CeB6 燈絲•▩╃·◕,7×24 小時連續執行•▩╃·◕,測試結果更準確;體積也從之前的大型落地式升級為小巧的桌面型▩│₪↟│。

 

  • 超長使用壽命


鎢燈絲的使用壽命在 100h 左右•▩╃·◕,隨著鎢大量揮發導致燈絲熔斷•▩╃·◕,造成測試中止•▩╃·◕,需頻繁拆卸腔體•▩╃·◕,更換燈絲•▩╃·◕,並清理光路▩│₪↟│。而鎢燈絲斷裂的不確定性和清理光路的過程•▩╃·◕,對於客戶進行自動化分析產生了一定的困擾•▩╃·◕,測試的突然中止意味著需要重新進行新一輪的資料採集•▩╃·◕,相當於額外重複了工作量•▩╃·◕,並且資料無法按照預計的時間節點獲取到▩│₪↟│。因此新的 ParticleX 更換為 CeB6 單晶體燈絲•▩╃·◕,其標定壽命為 1500 小時•▩╃·◕,在軟體介面可以隨時檢視燈絲的使用時長•▩╃·◕,因此在使用過程中無需操作人員頻繁更換燈絲•▩╃·◕,可 24 小時執行•▩╃·◕,提升了裝置執行的連續性▩│₪↟│。
 

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[左] 未使用;[右] 使用時長約 100h

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[左] 未使用;[右] 使用時長超過 1500h

 

  • 更穩定的亮度確保測試結果的準確性


鎢燈絲在使用過程中由於快速揮發•▩╃·◕,導致亮度波動性較大•▩╃·◕,從而會降低測試結果的準確性▩│₪↟│。而 CeB6 單晶體燈絲在使用過程中•▩╃·◕,燈絲揮發率極低•▩╃·◕,電子發射效率穩定•▩╃·◕,且燈絲亮度更高•▩╃·◕,因此其測試結果的準確性也得到了大幅提高▩│₪↟│。
 
 

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鎢燈絲和 CeB6 燈絲亮度模擬對比

 

  • 從落地式到桌面式·│·│↟:Small is Bigger

不管是 Aspex 還是 ParticleX•▩╃·◕,其功能定位都是一臺專業用於潔淨度分析的全自動化裝置▩│₪↟│。從龐大的 Aspex 到精巧的 ParticleX•▩╃·◕,這得益於電子工業的發展和 CeB6 晶體燈絲的優良效能▩│₪↟│。把裝置設計得更為緊湊•▩╃·◕,具有如下優點·│·│↟:

· 不需要單獨的房間•▩╃·◕,一張桌子就足夠;

· 不需要外加防震裝置•▩╃·◕,內建防震系統•▩╃·◕,可以放置於車間環境•▩╃·◕,也可以放置於高樓層;

· 不需要外加防磁裝置•▩╃·◕,內建磁遮蔽•▩╃·◕,無需進行場地測試和場地改造;

· 不需要專業技術人員•▩╃·◕,簡單培訓即可操作;

· 方便搬運和移動•▩╃·◕,遇到實驗室搬遷等•▩╃·◕,可以快速搬運•▩╃·◕,並經過簡單組裝即可使用▩│₪↟│。
 

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常規掃描電鏡照片

從落地式的 Aspex 到桌面式的 ParticleX•▩╃·◕,得益於 CeB6 單晶體燈絲的優良效能•▩╃·◕,以及內建了一套常規電鏡作業系統•▩╃·◕,可完全實現常規電鏡功能的同時•▩╃·◕,又可以實現強大的自動化測試▩│₪↟│。

3. 從半自動到全自動•▩╃·◕,逐步走向智慧化
 

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Aspex 初期•▩╃·◕,軟體開發團隊與硬體開發團隊並不在同一家公司•▩╃·◕,由於軟體團隊並不能獲得硬體裝置的全部許可權•▩╃·◕,因此其自動化程度以及系統流暢度並未達到最佳狀態(例如設定系統亮度時•▩╃·◕,需要人為干預)▩│₪↟│。這一問題•▩╃·◕,在新的 ParticleX 系統中•▩╃·◕,得到了全面的改善▩│₪↟│。自動化程度越來越高•▩╃·◕,可以自動設定亮度值•╃◕▩、實時動態調節燈絲狀態等▩│₪↟│。ParticleX 可編輯的自動化流程•▩╃·◕,使得操作人員只需要簡單培訓•▩╃·◕,即可上手操作▩│₪↟│。

以往的 Aspex 的軟體最高可更新至 Perception 3.x 版本•▩╃·◕,而新的 ParticleX 已經可更新至 Perception 6.4•▩╃·◕,並將持續更新▩│₪↟│。同時•▩╃·◕,ParticleX 軟體演算法中也引入越來越多的人工智慧判定•▩╃·◕,逐步走向智慧化▩│₪↟│。

4. 從分析儀器到解決方案
 

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ParticleX 可以取代傳統低效的總體測重法和光學檢測法▩│₪↟│。總體測重法只能提供有限的資料•▩╃·◕,光學檢測法無法量化和測量太小的受損顆粒•▩╃·◕,ParticleX 則可將小到 0.2 微米的微粒按大小•╃◕▩、形狀和元素組成進行詳細的分類▩│₪↟│。當您需要跟蹤汙染物並回溯其來源時•▩╃·◕,ParticleX 允許操作者用手工方式進行重定位以做進一步的檢查▩│₪↟│。此外•▩╃·◕,其先進的報告工具可以對海量資料進行評估•▩╃·◕,迅速實現“大海撈針”或發現隱藏的問題▩│₪↟│。

ParticleX 是專為車間生產現場的質量控制人員設計的•▩╃·◕,為適應生產現場的複雜環境而做了特殊設計▩│₪↟│。ParticleX 提供的不僅僅是分析資料•▩╃·◕,更是解決方案•▩╃·◕,它可以向您提供作出決策所需的資訊•▩╃·◕,助力您的研發與生產製造▩│₪↟│。

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