Röntgenbeschichtungsdickenmesser ermöglichen eine berührungslose Dickenmessung durch Fluoreszenzanregung und Signalanalyse, deren Kernprinzip in die vier Schlüsselknüpfe der Fluoreszenzanregung, Signalaufnahme, Elementtrennung und Dickenberechnung unterteilt werden kann:

Fluoreszenz-Anregung

Das Instrument ist mit einem kleinen Röntgenrohr ausgestattet (z. B. Wolfram- oder Molybdenumziel), das einen energieverstellbaren Hochenergieröntgenstrahl emittiert. Wenn die Strahlen die Beschichtung durchdringen, werden die Elektronen der inneren Schicht des Atoms (wie die K-Schicht) zu einem Hohlloch geschlagen, während die Elektronen der äußeren Schicht (wie die L-Schicht) die charakteristische Röntgenfluorescenz freisetzen, wenn sie sich füllen. Beispielsweise setzt eine Nickelbeschichtung unter Anregung eine charakteristische Fluoreszenz von 8,26 keV frei, deren Energie streng mit der Atomnummer übereinstimmt und zum "Fingerabdruck" der Elementerkennung wird.

Signalfassung

Wenn sich die Beschichtung von den Grundelementen unterscheidet, gibt es einen Unterschied in der Fluoreszenz-Energie der beiden. Das Instrument erfasst gleichzeitig zwei Arten von Fluoreszenzsignalen mit einem hochauflösenden Siliziumdrift-Detektor (SDD). Bei der Messung der Goldbeschichtung (Au) auf der Kupferbasis (Cu) bilden die Goldfluoreszenz (68,8 keV) und die Kupferfluoreszenz (8,05 keV) unabhängige Spitzen im Energiespektrogramm, um die Signaltrennung über einen Multikanal-Analyzer (MCA) zu erreichen. Wenn die Beschichtung eine Legierung ist (z. B. eine Zinnlegierung), muss das gemischte Fluoreszenzsignal dekonvolluiert werden.

Dickenberechnung

Standardkurvenmethode: Vormessung der Fluoreszenzintensität von Standardproben mit unterschiedlicher Dicke und Erstellung einer Dicke-Intensitätsdatenbank. Zum Beispiel wird die Messung einer Nickelbeschichtung von 0,1-10 μm durch ein Gerät mit 20 Standardproben mit einer sekundären Polynomenkurve mit einer Fehlerregelung von ± 0,05 μm angepasst.

Dünnfilm FP-Methode (grundlegende Parametermethode): Basierend auf der Quantentheorie der Röntgenwechselwirkung mit Substanz, geben Sie die Beschichtungsdichte, den Grundabsorptionskoeffizienten und andere Parameter ein, um die Dicke direkt durch einen Iterationsalgorithmus zu berechnen. Diese Methode erfordert keine Standardproben und eignet sich für die synchrone Analyse mehrschichtiger Beschichtungen wie Au/Ni/Cu-Dreischichten.