Рентгеновский толщиномер покрытия реализует бесконтактное измерение толщины с помощью флуоресцентного возбуждения и анализа сигналов. Его основные принципы можно разделить на четыре ключевых аспекта: флуоресцентное возбуждение, захват сигнала, разделение элементов и расчет толщины:

флуоресцентное возбуждение

Инструмент оснащен миниатюрными рентгеновскими трубками (например, вольфрамовыми или молибденовыми мишенями), излучающими высокоэнергетические рентгеновские лучи с регулируемой энергией. Когда лучи проникают в покрытие, электроны внутреннего слоя атома (например, слой K) выбиваются, чтобы образовать дырки, а внешние электроны (например, слой L) при заполнении переходят, чтобы высвободить характерную рентгеновскую флуоресценцию. Например, никелевое покрытие при возбуждении высвобождает характерную флуоресценцию 8,26 кВ, энергия которой строго соответствует атомному порядку и становится « отпечатком пальца» для распознавания элементов.

Захват сигнала

В отличие от элемента фундамента, покрытие имеет разницу в энергии флуоресценции между ними. Прибор захватывает два типа флуоресцентных сигналов одновременно с помощью кремниевого дрейфующего детектора высокого разрешения (SDD). В качестве примера можно привести измерения золотого покрытия (Au) на медном основании (Cu), где золотая флуоресценция (68.8 кеВ) и медная флуоресценция (8.05 кеВ) образуют отдельные пики в энергетической спектрограмме, обеспечивая разделение сигналов с помощью мультиканального анализатора (MCA). Если покрытие представляет собой сплав (например, оловянно - свинцовый сплав), то для обработки комбинированного флуоресцентного сигнала требуется свертывание.

Расчет толщины

Метод стандартных кривых: предварительное измерение интенсивности флуоресценции стандартных образцов различной толщины, создание базы данных толщины - интенсивности. Например, измерение никелевого покрытия размером 0,1 - 10 мкм с помощью прибора позволило согласовать кривую второго полинома с помощью 20 наборов стандартных образцов, погрешность которых контролировалась в пределах ± 0,05 мкм.

Метод FP пленки (метод основных параметров): квантовая теория, основанная на взаимодействии рентгеновских лучей с веществом, вводит такие параметры, как плотность покрытия, коэффициент поглощения фундамента и т. Д. Толщина вычисляется непосредственно с помощью итерационного алгоритма. Этот метод не требует стандартных образцов и подходит для синхронного анализа многослойных покрытий (например, трех покрытий Au / Ni / Cu).