Bauteilsauberkeit nach VDA-19 und ISO-16232 wird überwiegend mit optischen Messsystemen wie Lichtmikroskopen oder dem MicroQuick Partikelscanner bewertet. Wenn allerdings die Lichtoptik an ihre Grenzen stößt, ist das Elektronenmikroskop (SEM-EDX) das Messsystem der Wahl. Neben der Anzahl und Größe der Partikel liefert die Technologie eine detaillierte chemische Klassifikation für jeden einzelnen Partikel. Eine SEM-EDX-Analyse ist naturgemäß langsamer als eine rein lichtoptische Auswertung, weshalb verschiedene Lösungen für eine beschleunigte Analyse zur Verfügung stehen.
Korrelativer Ansatz
Einige Messsysteme verfolgen einen korrelativen Ansatz, bei dem der Filter zunächst lichtoptisch ausgewertet wird. Die ermittelten Partikelkoordinaten werden anschließend zur Relokalisierung kritischer Partikel (z. B. alle Partikel > 100 µm) im Elektronenmikroskop verwendet. Die Methode klingt zwar verlockend, hat aber einen entscheidenden Nachteil. Es können nur Partikel angesteuert werden, die sich optisch gut vom Filter abgrenzen (Farbkontrast). Kritische Partikel wie abrasive Minerale werden dabei schnell übersehen und können somit auch nicht im REM angesteuert und erkannt werden.
Dynamische Strahlkontrolle und Bildgebung in Echtzeit
Um alle kritischen Partikelarten (Minerale, Metalle) sicher zu erfassen, ist es besser, den kompletten Filter mittels SEM-EDX zu analysieren. Dabei ist die Geschwindigkeit entscheidend! Das hat auch der Hersteller ThermoFisher erkannt und sein Phenom ParticleX mit verschiedenen einzigartigen Funktionen ausgestattet, die das System unvergleichbar schnell machen.
Mithilfe der dynamischen Strahlkontrolle wird jedes Bildfeld mit dem Elektronenstrahl zunächst punktweise grob abgerastert, um die leeren Flächen möglichst schnell abzuscannen. Das spart bis zu 98 % der Zeit für die Bildgebung. Erst wenn ein Partikel detektiert wird, schaltet das System in den hochauflösenden Messmodus um. In Kombination mit der CeB6-Kathode (10-fach höhere Brillanz gegenüber Wolfram) wird dieser Geschwindigkeitsvorteil noch einmal gesteigert, wie das nachfolgende Beispiel zeigt.
The ParticleX konnten wir auf einem moderat belegten 47 mm Filter eines Kunden eine komplette Auszählung aller Partikel > 100 µm (inkl. EDX und Bericht) in nur 15 Minuten erzielen. Wir zeigen die einfache Bedienung und den Durchlauf in einem Video:
Der Geschwindigkeitsvorteil zeigt sich auch bei Analysen ab kleineren Partikelgrößen.
| Partikel größer als | Partikelanzahl analysiert | Dauer inklusive Rüstzeit |
|---|---|---|
| 100 µm | 37 | 17 min |
| 50 µm | 211 | 21 min |
| 25 µm | 2220 | 51 min |
| 10 µm | 13127 | 2 h 48 min |
Diese Ergebnisse zeigen, dass ein korrelativer Ansatz im Bereich der Standardanalyse (> 50 µm) meist keine Zeitersparnis bedeutet. Bei kritischen Partikeltypen (Minerale, Metalle) empfehlen wir daher immer eine vollständige Filteranalyse mittels SEM-EDX.
