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X 射线荧光光谱分析镀涂层厚度

阅读: 发布时间:2020-01-15

  • X射线荧光光谱通常用于分析均匀样品中的成分含量。对于大多数样品来讲,样品中被激发的各个元素的X射线荧光只来自于样品表面,样品内部的X射线荧光被样品本身吸收了。所以,X射线荧光信号的强度与样品的厚度无关。这种样品称之为无限厚样品
  • 当样品很薄时,比如镀层样品,样品中被激发的X射线荧光可能会穿透镀层,镀层的厚薄会影响X射线荧光信号的强弱,镀层越厚,镀层中被激发的X射线荧光信号就越强。
  • 当镀层的厚度或镀层的成分发生变化时,X射线荧光的信号会随之变化。通过建立镀层厚度和成分与X射线信号强度的关联关系,就可以分析镀层的厚度和成分。



镀层样品

非无限厚样品


当样品的厚度达不到无限厚时,如镀层样品,X射线荧光信号的强度取决于:

  • 镀层的厚度
  • 镀层中各元素的含量


2种分析镀层厚度的方法

发射方法和吸收方法


  • 测量镀层中的元素

  • 发射方法

  • 测量基底元素

  • 吸收方法(镀层对基底元素的吸收)

X射线荧光和镀层厚度的关系




基底元素信号与镀层厚度的关系




发射方法可以分析的镀层厚度:


<产生90%的信号的厚度




吸收方法可以分析的镀层厚度:


<3 × 吸收90%信号的厚度


  • 镀层越厚,对基底元素的X射线荧光信号的吸收就越严重
  • 吸收方法可以分析的厚度:3倍的90%吸收的厚度
  • 发射方法适合测量薄镀层,吸收方法适合测量厚镀层



例子1:


采用发射方法测量镀层 


  • 样品: (探测器窗膜)聚合物上镀了23 nm的Al
  • 需要输入的信息
  1. 基底材料:*CH2
  2. 镀层材料:* Al
  3. 镀层密度:2.7g /cm3

  • 测量的谱线:Al Ka1
  • 镀层软件的分析结果:23.2 nm
  • 通过测量镀层材料中 Al Ka1 ,根据Al Ka1 的发射情况,计算铝镀层的厚度。

例子2:


采用吸收方法测量镀层


  • 样品:Zn的上面镀了10 µm的Al
  • 需要输入的信息
  1. 基底材料:* Zn
  2. 镀层材料:* Al
  3. 镀层密度:2.7g /cm3

  • 测量的谱线:Zn Ka1
  • 镀层软件的分析结果:9.74  µm
  • 通过测量基底材料中Zn Ka1,根据铝镀层对 Zn Ka1 的吸收情况,计算铝镀层的厚度。


ML-QUANT 多层膜分析软件


可以分析各层的成分和厚度