本发明涉及一种用于补偿定位在衬底上的材料的材料量的x射线测量中的衬底变化的方法、一种用于确定定位在衬底上的材料的材料量的x射线测量中的衬底变化的补偿参数的方法以及一种x射线分析系统。
背景技术：
1、x射线散射和x射线荧光(xrf)分析被用于各种非接触式工业过程测量，特别是用于厚度测定。例如，这些技术可以被用于监测材料的厚度，诸如卷材或施加到在传送辊上传送的卷材上的涂层。辊可以具有表面涂层，并且然后可以基于该表面涂层在辊的整个表面上是均匀的来进行测量。
2、参考图1，示出了用于卷材测定过程的示例性x射线传感器头部布置。该布置包括：辊10；以及x射线传感器头部20。x射线传感器头部20发射x射线，该x射线指向经过辊10的材料，诸如卷材，并检测返回的散射x射线或x射线荧光作为电压信号。随着材料厚度增加，散射辐射和x射线荧光被调制，诸如增加或减少。
3、在处理期间，辊10旋转并且传感器20沿着辊的宽度(x)移动，使得检测到的电压信号是辊的圆柱坐标(x,φ)和时间(t)的函数。然后，通过根据校准曲线进行线性化，可将检测到的电压信号与材料(诸如卷材或被涂覆的卷材)的厚度或基本重量相关。还可以在执行基于校准曲线的任何相关之前对电压信号进行温度补偿。
4、随着工业处理的进步，维持和提高这类测量的准确性是一个重大挑战。
技术实现思路
1、本公开源于新的认识，即提供待通过x射线分析测量的材料所定位在其上的表面的衬底(例如，传送辊)的表面涂层可能被损坏。典型地包括多种元素(其通常不同于辊的表面涂层)的填充材料可被用于修复该衬底。这类修复对于工业过程可能是必要的。
2、先前预期的是，在x射线分析期间，衬底表面是光滑的，在整个表面上具有均匀涂层。然而，已经发现附加的填充材料影响检测到的x射线信号，诸如xrf或x射线散射信号，导致测量不准确。填充材料可以吸收xrf信号或提供附加的xrf信号，例如并由此改变光谱。或者，填充材料可以引起更多的x射线散射或更少的x射线散射，这将改变x射线信号。在一个方面中，本发明提供了用于补偿此不准确性的技术。
3、通过识别针对衬底表面的一组补偿参数来实现补偿。这些参数是位置相关的(即，它们根据被测量的衬底表面上的位置而变化)。由于对衬底表面上的多个位置进行测量，所以该组补偿参数通常覆盖多个位置。在将检测到的x射线信号与材料量(例如厚度、基本重量或涂层重量)相关(线性化)的过程中应用参数。该线性化典型地使用预定的校准曲线。如果衬底表面具有基本上圆柱形形状(例如，辊或传送带，其可以被看作是压扁的圆柱形，或者具有略微非圆形横截面的圆柱)，则衬底表面上的每个位置可以由圆柱坐标(沿着衬底表面的宽度的位置和衬底的旋转角度)限定。
4、x射线信号可以是电压采样的或电荷积分的。该信号典型地在(恒定的)测量时间段上被时间平均。
5、可以使用的特定参数可以包括以下中的一者或多者：(a)开路电压(v0,sub)的归一化因子(光阀打开信号)；(b)针对所确定的涂层重量(a)的光谱调整系数；以及(c)针对电压信号(b)的温度补偿系数。注意，衬底可能经受温度变化，例如由于衬底的加热(例如，在辊的情况下)。由于这些参数是位置相关的(即，它们对于衬底表面上的每个位置是不同的)，因此为了补偿目的可以提供关于特定衬底的参数的数据库，该数据库可以被存储在非易失性存储器中。
6、在实践中，可以通过将测量电压除以归一化因子或光阀打开信号(其中两者在除法之前减去饱和电压)，使用归一化因子或光阀打开信号来归一化测量电压。可以通过将温度补偿系数(优选地与温度补偿因子一起)应用于测量电压并且优选地应用于由归一化因子或光阀打开信号归一化了的测量电压来对测量电压进行温度补偿。用于所确定的涂层重量的光谱调整系数可以乘以从测量电压确定的涂层重量，并且优选地是从通过归一化因子或光阀打开信号归一化了的和/或通过温度补偿系数补偿的测量电压确定的涂层重量。
7、在一方面(其可与本文所公开的任何其它方面组合)中，本发明提供了一种用于确定补偿参数的方法。这可以通过获得针对衬底的表面上的多个位置中的每个位置的检测到的x射线信号(并且通常，针对每个位置有多个x射线信号，针对这些信号中的每一个信号具有不同的条件)来实现。然后，可以从相应的检测到的一个或多个x射线信号建立针对衬底的表面上的每个位置的一组补偿参数。
8、例如，可以通过在没有材料被定位在衬底上(例如，没有材料定位在传感器头部和衬底之间)的情况下测量衬底的表面的位置来建立用于衬底上的位置的光阀打开信号。用于一个位置的光阀打开信号然后可以包括在该位置处获得的检测到的x射线信号。有效地，在使用辊的具体实施中，映射裸辊表面。即，由x射线传感器使用跨辊宽度和辊的旋转角度的同步扫描运动来测量辊表面的每平方厘米。
9、在另一示例中，当已知材料量(例如，厚度)的材料相对于x射线传感器(或距x射线传感器一定距离)被定位在预定位置处时，可以通过测量针对衬底的表面上的每个位置的x射线信号来确定光谱调整系数。针对每个位置的光谱调整系数可以通过比较为相应位置确定的材料量(例如，基本重量或材料重量)并且将其与已知材料量进行比较来建立。在确定材料量时，优选地使用先前建立的光阀打开信号。
10、可以通过在与用于建立光阀打开信号所进行的测量不同的(典型地，更高的)温度下测量没有材料定位在衬底上的衬底表面来建立温度补偿系数。可以针对此温度识别(通常，计算)温度补偿因子，并且可以通过将由温度补偿因子调整的光阀打开信号(或等效地，在第一温度下在衬底上无材料的情况下进行的另一测量)与所测量的x射线信号进行比较来建立温度补偿系数。
11、任何方面可以体现为计算机程序(例如，软件和/或固件)，其可以被提供在计算机可读介质上。附加或可替选地，一个方面可以在硬件中找到，例如x射线分析系统。该系统可以包括被配置为实施方法方面和/或特征中的任一者的特征。这些可以包括x射线传感器；和/或处理器。
1.一种用于补偿定位在衬底上的材料的材料量的测量中的衬底变化的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底表面具有基本上圆柱形形状，所述衬底的表面上的每个位置由沿着所述衬底表面的宽度的位置和所述衬底的旋转角度限定。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述材料量指示材料重量和/或基本重量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述材料量指示沉积或涂层重量、基本重量或厚度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测到的x射线信号包括传感器输出，所述传感器输出是电压采样的或电荷积分的，并且在测量时间段上被时间平均。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述衬底的表面上的多个位置重复接收的步骤和确定的步骤。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定材料量的步骤包括根据所述一组补偿参数调整所述接收到的x射线测量信号，以及根据校准关系将调整后的x射线测量信号与材料量相关。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组补偿参数包括用于所述衬底的预定光阀打开信号，并且调整接收到的x射线测量信号包括根据所述预定光阀打开信号将所述接收到的x射线测量信号归一化。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组补偿参数包括预定温度补偿系数，并且调整接收到的x射线测量信号包括对所述接收到的x射线测量信号进行温度补偿并且应用所述预定温度补偿系数。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一组补偿参数包括预定光谱调整系数，并且确定材料量包括将所述预定光谱调整系数应用于通过根据所述校准关系进行相关而确定的材料量。
11.一种用于确定定位在衬底上的材料的材料量的测量中的衬底变化的补偿参数的方法，所述方法包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一组补偿参数包括用于所述衬底的光阀打开信号，所述至少一个检测到的x射线信号包括当在第一温度下没有材料被定位在所述衬底上时针对所述衬底的表面上的每个位置获得的x射线信号，并且建立所述一组补偿参数包括通过相应获得的检测到的x射线信号来限定用于所述衬底的表面上的每个位置的所述光阀打开信号。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一组补偿参数包括用于所述衬底的光谱调整系数，所述至少一个检测到的x射线信号包括当已知材料量的材料相对于x射线传感器定位在预定位置处时针对所述衬底的表面上的每个位置获得的x射线信号，并且建立所述一组补偿参数包括通过从根据校准关系将从针对相应位置所获得的x射线测量信号导出的x射线测量信号与材料量相关来识别针对所述相应位置的材料量，并且将所识别的材料量与所述已知材料量进行比较，来针对所述衬底的表面上的每个位置建立所述光谱调整系数。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，从所获得的x射线测量信号导出的所述x射线测量信号包括通过用于所述相应位置的所述光阀打开信号而获得的针对所述相应位置的x射线测量信号。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述一组补偿参数包括用于所述衬底的温度补偿系数，所述至少一个检测到的x射线信号包括当在不同的第二温度下没有材料被定位在所述衬底上时针对所述衬底的表面上的每个位置获得的x射线信号，并且建立所述一组补偿参数包括计算针对所述第二温度的温度补偿因子，并且通过将在由所述温度补偿因子调整的所述第一温度下针对所述相应位置获得的x射线信号与在所述第二温度下针对所述相应位置获得的所获得的x射线信号进行比较来针对所述衬底的表面上的每个位置建立所述温度补偿系数。
16.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括根据权利要求10所述的方法。
17.一种包括计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序在由处理器执行时被配置为执行根据权利要求1所述的方法。
18.一种用于测量定位在衬底上的材料的材料量的x射线分析系统，所述系统包括：
