Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung für ein Messgerät sowie ein Verfahren zum Kalibrieren eines Messgeräts mit einer solchen Kalibriervorrichtung zur Material- oder Schichtdickenanalyse.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 :

Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Kalibriervorrichtung, Figur 2 eine schematische Ansicht von oben auf eine Kalibriervorrichtung gemäß Figur 1,

Figur 3 eine schematische Ansicht von oben auf einen Träger der Kalibriervorrichtung gemäß Figur 1,

Figur 4 eine schematische Schnittansicht einer Sektion des Trägers gemäß Figur 3,

Figur 5 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie V-V des Trägers in Figur 3,

Figur 6 eine schematische Seitenansicht der Kalibriervorrichtung in einer Kalibrierposition zum Messgerät,

Figur 7 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform zu Figur 6, und

Figur 8 eine schematische Seitenansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform zu Figur 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.