技術(shù)文章
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使用掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 系統(tǒng)，檢測(cè)物體缺陷
高速、無(wú)損超聲波掃描使用先進(jìn)的相控陣掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 來(lái)識(shí)別特種金屬和合金中的微小缺陷。
作者：Hari Polu，OKOS總裁
鋁、鋅、鈷、銅、鈦、鋯、鉬、鎂和不銹鋼等高純度金屬和合金是許多不同行業(yè)的核心，包括電子、航空航天和醫(yī)療設(shè)備等。
由于由這些材料制成的許多部件具有關(guān)鍵性，高純度合金需要高度一致，雜質(zhì)和污染物含量極低。因此，在使用這些材料時(shí)，質(zhì)量水平必須非常高。這反過(guò)來(lái)又推動(dòng)了使用掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，以識(shí)別小至 50 微米的細(xì)小夾雜物和其他缺陷。
SAM 是半導(dǎo)體行業(yè)廣泛接受的故障分析和可靠性檢測(cè)計(jì)量技術(shù)。現(xiàn)在，該技術(shù)正應(yīng)用于高純度金屬和合金，只是儀器配置和適應(yīng)性有所不同。
然而，挑戰(zhàn)在于以足夠的吞吐速度進(jìn)行 100% 檢測(cè)，以去除不符合嚴(yán)格質(zhì)量要求的缺陷材料。與其他檢測(cè)系統(tǒng)一樣，提高掃描速度傳統(tǒng)上意味著犧牲掃描圖像分辨率。幸運(yùn)的是，SAM 技術(shù)的最新進(jìn)展顯著提高了吞吐速度和缺陷檢測(cè)能力。
掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 系統(tǒng)（例如 OKOS 的 CF-300 型號(hào)）可以識(shí)別小至 50 微米的細(xì)小夾雜物和其他缺陷。
傳統(tǒng)的 5 MHz 傳感器可能需要長(zhǎng)達(dá) 45 分鐘才能檢查 8 到 10 英寸的方形或圓盤(pán)合金，而具有 64 到 128 個(gè)傳感器的先進(jìn)相控陣和用于渲染圖像的創(chuàng)新軟件可以將檢查時(shí)間縮短至五分鐘，并且能夠更細(xì)致地檢測(cè)小雜質(zhì)或缺陷。
通過(guò)大幅提高檢測(cè)速度，特種金屬行業(yè)不再局限于在工藝過(guò)程中進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)進(jìn)行選擇性樣品檢測(cè)。盡管 SAM 長(zhǎng)期以來(lái)一直用于此類(lèi)檢測(cè)，但檢測(cè)涉及手持設(shè)備或多點(diǎn)檢測(cè)。現(xiàn)在，對(duì)整個(gè)表面或界面進(jìn)行 100% 檢測(cè)更為可行。
此外，這些進(jìn)步還有利于檢測(cè)不僅僅是明顯的缺陷，還有更小的缺陷，從而推動(dòng)高度一致、高產(chǎn)量的產(chǎn)品。
先進(jìn)的相控陣 SAM 系統(tǒng)使特種金屬部門(mén)能夠進(jìn)入更高水平的故障分析，因?yàn)槠錂z測(cè)水平和精度都很高。過(guò)去，檢測(cè) 500 微米的缺陷是目標(biāo)；現(xiàn)在則是 50 微米的缺陷，這是一個(gè)數(shù)量級(jí)的變化。對(duì)于高純度金屬，期望是檢查每一個(gè)項(xiàng)目，而不僅僅是幾個(gè)樣品。
掃描聲學(xué)顯微鏡的工作原理是將傳感器發(fā)出的聚焦聲音導(dǎo)向目標(biāo)物體上的一個(gè)小點(diǎn)。擊中物體的聲音會(huì)被散射、吸收、反射或傳輸。通過(guò)檢測(cè)散射脈沖的方向以及飛行時(shí)間，可以確定邊界或物體的存在及其距離。
為了生成圖像，需要逐點(diǎn)逐行掃描樣品。掃描模式包括單層視圖、托盤(pán)掃描和橫截面。多層掃描最多可包含 50 個(gè)獨(dú)立層。可以提取深度特定信息并將其應(yīng)用于創(chuàng)建二維和三維圖像，而無(wú)需耗時(shí)的斷層掃描程序和更昂貴的 X 射線(xiàn)。然后對(duì)圖像進(jìn)行分析，以檢測(cè)和表征裂紋、夾雜物和空隙等缺陷。
下一代 SAM 系統(tǒng)（例如 OKOS 的 MACROVUE 系統(tǒng)）可以檢測(cè)特種金屬和合金中的微小瑕疵，從而對(duì)所有材料進(jìn)行 100% 檢查。
當(dāng)需要高吞吐量進(jìn)行 100% 檢查時(shí)，可使用超高速單或雙龍門(mén)掃描系統(tǒng)以及 128 個(gè)傳感器進(jìn)行相控陣掃描。也可使用多個(gè)傳感器同時(shí)掃描以提高吞吐量。
在與一些公司合作對(duì)鋁和鋼樣品進(jìn)行的測(cè)試中，該設(shè)備能夠在三分鐘內(nèi)掃描完材料。之前，僅掃描一個(gè)部件就需要 40 分鐘。
具體來(lái)說(shuō)，SAM 使用一個(gè)傳感器來(lái)產(chǎn)生聲波，并將這些聲波聚焦在被測(cè)物體上的一個(gè)點(diǎn)上。為了檢測(cè)物體中的瑕疵，需要檢測(cè)散射的聲波并計(jì)算聲波的飛行時(shí)間，從而確定距離，從而確定物體中檢測(cè)到的瑕疵。
這個(gè)過(guò)程需要重復(fù)多次才能獲得被測(cè)材料的精確圖像。掃描模式包括單層視圖和更復(fù)雜的橫截面視圖。涉及多層的掃描也可用于提取信息以創(chuàng)建詳細(xì)的 2D 或 3D 圖像。
軟件的重要性
掃描的物理和機(jī)械方面非常重要，軟件對(duì)于提高分辨率和分析信息以生成詳細(xì)掃描同樣重要。多軸掃描選項(xiàng)支持 A、B 和 C 掃描、輪廓跟蹤、離線(xiàn)分析和復(fù)合材料、金屬和合金的虛擬重新掃描，從而通過(guò)檢測(cè)軟件實(shí)現(xiàn)高度精確的內(nèi)部和外部缺陷檢測(cè)和厚度測(cè)量。
OKOS 很早就決定提供軟件驅(qū)動(dòng)的、基于生態(tài)系統(tǒng)的解決方案。該公司的 ODIS 聲學(xué)顯微鏡軟件支持從 2.25 到 230 MHz 的各種傳感器頻率。據(jù)估計(jì)，該公司的軟件驅(qū)動(dòng)模型使他們能夠降低 SAM 測(cè)試的成本，同時(shí)以更快的速度提供更高質(zhì)量的檢查結(jié)果。
在電子、航空航天、醫(yī)療設(shè)備和其他行業(yè)中，對(duì)能夠進(jìn)行無(wú)損成像和材料分析的檢測(cè)設(shè)備的需求日益增加。借助更多傳感器和先進(jìn)軟件以極高的分辨率解釋信息，特種金屬制造商可以以高出一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的水平對(duì) 100% 的材料進(jìn)行檢測(cè)，以發(fā)現(xiàn)以前未檢測(cè)到的缺陷。
作者：Hari Polu，OKOS總裁
鋁、鋅、鈷、銅、鈦、鋯、鉬、鎂和不銹鋼等高純度金屬和合金是許多不同行業(yè)的核心，包括電子、航空航天和醫(yī)療設(shè)備等。
由于由這些材料制成的許多部件具有關(guān)鍵性，高純度合金需要高度一致，雜質(zhì)和污染物含量極低。因此，在使用這些材料時(shí)，質(zhì)量水平必須非常高。這反過(guò)來(lái)又推動(dòng)了使用掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，以識(shí)別小至 50 微米的細(xì)小夾雜物和其他缺陷。
SAM 是半導(dǎo)體行業(yè)廣泛接受的故障分析和可靠性檢測(cè)計(jì)量技術(shù)。現(xiàn)在，該技術(shù)正應(yīng)用于高純度金屬和合金，只是儀器配置和適應(yīng)性有所不同。
然而，挑戰(zhàn)在于以足夠的吞吐速度進(jìn)行 100% 檢測(cè)，以去除不符合嚴(yán)格質(zhì)量要求的缺陷材料。與其他檢測(cè)系統(tǒng)一樣，提高掃描速度傳統(tǒng)上意味著犧牲掃描圖像分辨率。幸運(yùn)的是，SAM 技術(shù)的最新進(jìn)展顯著提高了吞吐速度和缺陷檢測(cè)能力。
掃描聲學(xué)顯微鏡 (SAM) 系統(tǒng)（例如 OKOS 的 CF-300 型號(hào)）可以識(shí)別小至 50 微米的細(xì)小夾雜物和其他缺陷。
傳統(tǒng)的 5 MHz 傳感器可能需要長(zhǎng)達(dá) 45 分鐘才能檢查 8 到 10 英寸的方形或圓盤(pán)合金，而具有 64 到 128 個(gè)傳感器的先進(jìn)相控陣和用于渲染圖像的創(chuàng)新軟件可以將檢查時(shí)間縮短至五分鐘，并且能夠更細(xì)致地檢測(cè)小雜質(zhì)或缺陷。
通過(guò)大幅提高檢測(cè)速度，特種金屬行業(yè)不再局限于在工藝過(guò)程中進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)進(jìn)行選擇性樣品檢測(cè)。盡管 SAM 長(zhǎng)期以來(lái)一直用于此類(lèi)檢測(cè)，但檢測(cè)涉及手持設(shè)備或多點(diǎn)檢測(cè)。現(xiàn)在，對(duì)整個(gè)表面或界面進(jìn)行 100% 檢測(cè)更為可行。
此外，這些進(jìn)步還有利于檢測(cè)不僅僅是明顯的缺陷，還有更小的缺陷，從而推動(dòng)高度一致、高產(chǎn)量的產(chǎn)品。
先進(jìn)的相控陣 SAM 系統(tǒng)使特種金屬部門(mén)能夠進(jìn)入更高水平的故障分析，因?yàn)槠錂z測(cè)水平和精度都很高。過(guò)去，檢測(cè) 500 微米的缺陷是目標(biāo)；現(xiàn)在則是 50 微米的缺陷，這是一個(gè)數(shù)量級(jí)的變化。對(duì)于高純度金屬，期望是檢查每一個(gè)項(xiàng)目，而不僅僅是幾個(gè)樣品。
掃描聲學(xué)顯微鏡
掃描聲學(xué)顯微鏡的工作原理是將傳感器發(fā)出的聚焦聲音導(dǎo)向目標(biāo)物體上的一個(gè)小點(diǎn)。擊中物體的聲音會(huì)被散射、吸收、反射或傳輸。通過(guò)檢測(cè)散射脈沖的方向以及飛行時(shí)間，可以確定邊界或物體的存在及其距離。
為了生成圖像，需要逐點(diǎn)逐行掃描樣品。掃描模式包括單層視圖、托盤(pán)掃描和橫截面。多層掃描最多可包含 50 個(gè)獨(dú)立層。可以提取深度特定信息并將其應(yīng)用于創(chuàng)建二維和三維圖像，而無(wú)需耗時(shí)的斷層掃描程序和更昂貴的 X 射線(xiàn)。然后對(duì)圖像進(jìn)行分析，以檢測(cè)和表征裂紋、夾雜物和空隙等缺陷。
下一代 SAM 系統(tǒng)（例如 OKOS 的 MACROVUE 系統(tǒng)）可以檢測(cè)特種金屬和合金中的微小瑕疵，從而對(duì)所有材料進(jìn)行 100% 檢查。
當(dāng)需要高吞吐量進(jìn)行 100% 檢查時(shí)，可使用超高速單或雙龍門(mén)掃描系統(tǒng)以及 128 個(gè)傳感器進(jìn)行相控陣掃描。也可使用多個(gè)傳感器同時(shí)掃描以提高吞吐量。
在與一些公司合作對(duì)鋁和鋼樣品進(jìn)行的測(cè)試中，該設(shè)備能夠在三分鐘內(nèi)掃描完材料。之前，僅掃描一個(gè)部件就需要 40 分鐘。
一些 SAM 基礎(chǔ)知識(shí)
具體來(lái)說(shuō)，SAM 使用一個(gè)傳感器來(lái)產(chǎn)生聲波，并將這些聲波聚焦在被測(cè)物體上的一個(gè)點(diǎn)上。為了檢測(cè)物體中的瑕疵，需要檢測(cè)散射的聲波并計(jì)算聲波的飛行時(shí)間，從而確定距離，從而確定物體中檢測(cè)到的瑕疵。
這個(gè)過(guò)程需要重復(fù)多次才能獲得被測(cè)材料的精確圖像。掃描模式包括單層視圖和更復(fù)雜的橫截面視圖。涉及多層的掃描也可用于提取信息以創(chuàng)建詳細(xì)的 2D 或 3D 圖像。
軟件的重要性
掃描的物理和機(jī)械方面非常重要，軟件對(duì)于提高分辨率和分析信息以生成詳細(xì)掃描同樣重要。多軸掃描選項(xiàng)支持 A、B 和 C 掃描、輪廓跟蹤、離線(xiàn)分析和復(fù)合材料、金屬和合金的虛擬重新掃描，從而通過(guò)檢測(cè)軟件實(shí)現(xiàn)高度精確的內(nèi)部和外部缺陷檢測(cè)和厚度測(cè)量。
OKOS 很早就決定提供軟件驅(qū)動(dòng)的、基于生態(tài)系統(tǒng)的解決方案。該公司的 ODIS 聲學(xué)顯微鏡軟件支持從 2.25 到 230 MHz 的各種傳感器頻率。據(jù)估計(jì)，該公司的軟件驅(qū)動(dòng)模型使他們能夠降低 SAM 測(cè)試的成本，同時(shí)以更快的速度提供更高質(zhì)量的檢查結(jié)果。
在電子、航空航天、醫(yī)療設(shè)備和其他行業(yè)中，對(duì)能夠進(jìn)行無(wú)損成像和材料分析的檢測(cè)設(shè)備的需求日益增加。借助更多傳感器和先進(jìn)軟件以極高的分辨率解釋信息，特種金屬制造商可以以高出一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的水平對(duì) 100% 的材料進(jìn)行檢測(cè)，以發(fā)現(xiàn)以前未檢測(cè)到的缺陷。
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