Röntgenfluoreszenzanalyse
Steckverbinder zerstörungsfrei untersuchen
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Messbeispiel koaxialer Steckverbinder
Im Folgenden werden die Analyseresultate der zweiten Messprobe eines koaxialen Steckverbinders (Bild 4) dargestellt. Aus der Beschaffungsdokumentation lässt sich im Hinblick auf die materielle Zusammensetzung des Gehäuses (vgl. exemplarisch grün markierte Bereiche aus Bild 4) der Lagenaufbau Gold/Nickel/Volumen-Messing mit einer Mindestdicke von 0,076 µm für Gold und 2,540 µm für Nickel entnehmen. Der zentrale Anschlusskontakt (rot markierter Bereich in Bild 4) besteht aus Gold/Nickel/Volumen-Kupferberyllium mit einer Mindestdicke von 0,762 µm für Gold und 2,540 µm für Nickel.
Jobangebote+ passend zum Thema
Im Fokus der im Folgenden präsentierten Untersuchungen steht die Überprüfung der im Datenblatt angegebenen Mindestwerte für die Schichtdicken. In Analogie zur Messung an den Steckkontakten der PC-Karte, werden Vergleichsmessungen an Kalibrierproben bekannter Schichtdicken durchgeführt. Dabei handelt es sich einerseits um eine Goldfolie mit einer Schichtdicke von 0,051 µm sowie einer 1,29 µm dicken Nickelschicht auf Kupfer-Volumenmaterial. Aus Tabelle 3 lässt sich eine sehr gute Übereinstimmung der ermittelten Werte mit den Referenzwerten ableiten.
Element | Gold (Au) | Nickel (Ni) |
|---|---|---|
| Referenzwert | 0,051 µm | 1,29 µm |
| Gemessener Durchschnittswert | 0,051 µm | 1,33 µm |
| Standardabweichung | 0,004 µm |
Tabelle 3: Resultate zur Schichtdickenmessung an Kalibrierstandards (30 Messdurchläufe zu je 20 s).
Tabelle 4 zeigt, dass der am Gehäuse ermittelte Durchschnittswert für Gold (Au) mit 0,043 µm unterhalb des spezifizierten Mindestwertes von 0,076 µm liegt. Der gemessene Durchschnittswert für Nickel (Ni) in Höhe von 3,736 µm ist dagegen konform mit den Angaben aus der Beschaffungsdokumentation. Im Hinblick auf die Analyse des Steckerbereiches (Tabelle 5) zeigt sich für die entsprechenden Elemente ein ähnlicher Trend.
Element | Gold (Au) | Nickel (Ni) |
|---|---|---|
| Gemessener Durchschnittswert | 0,043 µm | 3,736 µm |
| Standardabweichun | 0,005 µm | 0,056 µm |
Tabelle 4: Resultate zur Schichtdickenmessung am Gehäusepin (gelber Pfeil in Bild 4; 30 Messdurchläufe, Messdauer pro Messdurchlauf 20 s).
Element | Gold (Au) | Nickel (Ni) |
|---|---|---|
| Gemessener Durchschnittswert | 0,038 µm | 2,880 µm |
| Standardabweichung | 0,005 µm | 0,043 µm |
Tabelle 5: Resultate zur Schichtdickenmessung am Stecker (grüner Pfeil in Bild 4; 30 Messdurchläufe, Messdauer pro Messdurchlauf 20 s).
Beim zentralen Anschlusskontakt liegen sämtliche ermittelten Werte unterhalb der im Datenblatt angegebenen Mindestschichtdicken (Tabelle 6). Somit sind die RFA-Analyseresultate am koaxialen Steckverbinder allgemein als auffällig zu bewerten.
| Element | Gold (Au) | Nickel (Ni) |
|---|---|---|
| Gemessener Durchschnittswert | 0,062 µm | 0,686 µm |
| Standardabweichung | 0,005 µm | 0,029 µm |
Tabelle 6: Resultate zur Schichtdickenmessung am zentralen Anschlusskontakt (roter Pfeil in Bild 4; 30 Messdurchläufe, Messdauer pro Messdurchlauf 20 s).
Zur Verifizierung der mittels RFA erhaltenen Messwerte eignen sich beispielsweise weiterführende Untersuchungen an Schliffproben mit dem Rasterelektronenmikroskop.
Fazit
Die aufgeführten Messbeispiele zeigen, wie mittels der Röntgenfluoreszenzanalyse verschiedene Proben qualitativ und quantitativ untersucht werden können. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei, dass sich die Proben zerstörungsfrei und häufig ohne aufwendige Probenpräparation analysieren lassen. Die RFA ermöglicht somit in Anlehnung an diverse Normen (wie DIN EN ISO 3497, ASTM B 568, DIN EN/IEC 62321) eine schnelle und effektive Qualifikation oder auch serienbegleitende Qualitätskontrolle von Beschichtungen. Auch die Identifizierung von Verunreinigungen (beispielsweise auf Baugruppen) ist möglich.(rh)
Referenzen
Chr. R. Friedrich, »100 Jahre Röntgenstrahlen – Erster Nobelpreis für Physik«, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Band 26, Nr. 11–12, S. 598–607 (1995)
I. K. Robinson and D. J. Tweet, »Surface X-ray diffraction«, Rep. Prog. in Phys. 55, 599-651 (1992)
J. F. Watts, »X-ray photoelectron spectroscopy«, Surface Science Techniques, Pergamon (1994)
V. E. Cosslett and W. C. Nixon, »X-ray microscopy«, Cambridge. Eng. University Press (1960)
H. Ehrhardt, »Röntgenfluoreszenzanalyse – Anwendung in Betriebslaboratorien«, Springer-Verlag (1989)
P. Jackson et al., »New world record efficiency for Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells beyond 20%«, Progress in Photovoltaics (2011)
P. Jalas et al., »XRF analysis of jewelry using fully standardless fundamental parameter approach«, Gold Technology No 35 (2002)
M. Becker et al., »Toxic Chemicals in Toys and Children’s Products: Limitations of Current Responses and Recommendations for Government and Industry«, Environmental Science and Technology 44 (21), pp 7986–7991 (2010)
S. A. Bamford et al., »Application of X-ray fluorescence techniques for the determination of hazardous and essential trace elements in environmental and biological materials«, Nukleonika 49(3):87-95 (2004)
J. Börjesson and S. Mattsson, »Medical Applications of X-ray Fluorescence for Trace Element Research«, JCPDS-International Centre for Diffraction Data 2007 ISSN 1097-0002
www.helmut-fischer.de
- Steckverbinder zerstörungsfrei untersuchen
- Grundlagen der Röntgenfloureszenzanalyse
- Messbeispiel Steckkontakte einer PC-Karte
- Messbeispiel koaxialer Steckverbinder
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
Cranfield University
Mit gepulster Thermografie gefälschte ICs zerstörungsfrei finden
Wärmemanagement
So bleiben Steckverbinder cool
Neuartiges Röntgenmikroskop
Hochaufgelöste 3D-Blicke ins Materialinnere
Miniatur-Steckverbinder von Omnetics
Vom Stecker auf die Platine
