El medidor de espesor del recubrimiento de rayos X realiza la medición del espesor sin contacto a través de la excitación por fluorescencia y el análisis de la señal. sus principios centrales se pueden dividir en cuatro enlaces clave: excitación por fluorescencia, captura de señal, separación de elementos y cálculo del espesor:

Excitación por fluorescencia

El instrumento está equipado con un tubo de rayos X en miniatura (como un objetivo de tungsteno o un objetivo de molibdeno) que emite haces de rayos X de alta energía con energía ajustable. Cuando los rayos penetran en el recubrimiento, los electrones interiores de los átomos (como la capa k) son expulsados para formar agujeros, y los electrones exteriores (como la capa l) liberan fluorescencia de rayos X características cuando se llenan las transiciones. Por ejemplo, el recubrimiento de níquel libera una fluorescencia característica de 8,26 keV bajo excitación, y su energía corresponde estrictamente al número atómico, convirtiéndose en una "huella dactilar" para el reconocimiento de elementos.

Captura de señal

A diferencia de los elementos del sustrato, la energía de fluorescencia del recubrimiento y los dos es diferente. El instrumento capta simultáneamente dos tipos de señales fluorescentes a través de detectores de deriva de silicio de alta resolución (sdd). Tomando como ejemplo la medición del recubrimiento de oro (au) en el sustrato de cobre (cobre), la fluorescencia de oro (68,8 kev) y la fluorescencia de cobre (8,05 kev) forman picos independientes en el espectro de energía, logrando la separación de señales a través del analizador multicanal (mca). Si el recubrimiento es una aleación (como la aleación de estaño y plomo), es necesario deconvolur la señal de fluorescencia mixta.

Cálculo del espesor

Método de curva estándar: medir previamente la intensidad de fluorescencia de las muestras estándar de diferentes grosores y establecer una base de datos de intensidad de espesor. Por ejemplo, la medición de un recubrimiento de níquel de 0,1 - 10 micras por un instrumento ajusta una curva polinómica secundaria a través de 20 grupos de muestras estándar, y el error se controla dentro de ± 0,05 micras.

Método FPS de película delgada (método de parámetros básicos): basado en la teoría cuántica de la interacción entre rayos X y materia, se introducen parámetros como la densidad del recubrimiento y el coeficiente de absorción del sustrato, y el espesor se calcula directamente a través de un algoritmo iterativo. Este método no requiere muestras estándar y es adecuado para el análisis simultáneo de recubrimientos multicapa (como el triple recubrimiento AU / NI / cu).