X-射線鍍層測厚儀/X-RAY膜厚儀原理及測量特性

 X-RAY鍍層測厚儀檢測原理及特性

 可測量電鍍、蒸鍍、離子鍍等各種金屬鍍層的厚度

 可通過CCD 攝像機來觀察及選擇任意的微小面積以進行微小面積鍍層厚度的測量，避免直接接觸或破壞

被測物。

◆ 薄膜FP 法軟件是標準配置，可同時對多層鍍層及合金鍍層厚度和成分進行測量。此外，也適用于無鉛焊

錫的應用。

◆ 備有250 種以上的鍍層厚度測量和成分分析時所需的標準樣品。

● 熒光X-射線儀器的測量原理

物質經X 射線或粒子射線照射后，由于吸收多余的能量而變成不穩定的狀態。從不穩定狀態要回到穩定

狀態，此物質必需將多余的能量釋放出來，而此時是以熒光或光的形態被釋放出來。熒光X 射線鍍層厚度測

量儀或成分分析儀的原理就是測量這被釋放出來的熒光的能量及強度，來進行定性和定量分析。

照射X 射線 鍍層的熒光X 射線

● 鍍層厚度的測量方法

鍍層厚度的測量方法可分為標準曲線法和FP 法（理論演算方法） 底材的熒光X 射線

2 種。標準曲線法是測量已知厚度或組成的標準樣品，根據熒光

X 射線的能量和強度及相應鍍層厚度的對應關系，來得到標準曲線。

之后以此標準曲線來測量未知樣品，以得到鍍層厚度或組成比率。

FP 法即是Fundamental Parameter Method 的簡稱。即基本參

數法。

① 標準曲線法 鍍層厚度的測量

如圖所示，經X 射線照射后，鍍層和底材都會各自產生熒光X 射線，我們必須對這2 種熒光X 射線

能夠辨別，方能進行鍍層厚度的測量。也就是說，鍍層和底材所含有的元素必需是不*相同的。這是測

量鍍層厚度的先決條件。

對某種金屬鍍層樣品進行測量時，基于鍍層厚度、狀態的不同，所產生的熒光X 射線的強度也不一

樣。

鍍層厚度測量時，可采用2 種不同方法，1 種是注重鍍層中的元素所產生的熒光X 射線強度，稱為激

發法。另1 種是注重底材中的元素所產生的熒光X 射線強度，稱為吸收法。這2 種方法的應用必需根據

鍍層和底材的不同組合來區分使用。

鍍層厚度測量時，測量已知厚度的標準樣品而得到其厚度及產生的熒光X 射線強度之間的關系，并

做出標準曲線。然后再測量未知樣品的熒光X 射線強度，得到其鍍層厚度。但是需注意的是，熒光X 射

線法是從得到的熒光X 射線的強度來求得單位面積的元素附著量，再除以元素的密度來算出其厚度。所

以，對于含有雜質或多孔質蒸鍍層等與純物質不同密度的樣品，需要進行修正。

② 薄膜FP 法

采用薄膜FP 法，只需要比標準曲線法更少的標準樣品，就能簡單迅速地得到定量的結果。

如果樣品均勻，所使用分析線的強度就可用樣品的成分和基本參數的函數來表示。換句話說，從任意

組成的樣品所產生的分析線強度，都可以從這基本參數來計算出，所以我們稱這種方法為基本參數法。

如果熒光X 射線產生的深度當做限大來考慮，這方法就適用于塊體樣品；如果將熒光X 射線產生的

深度當做非常小的值（臨界厚度以下）來考慮，這方法就可以適用于薄膜樣品。

如上所述，FP 法的zui大特征是可對塊體樣品進行成分分析到薄膜樣品的成分與厚度同時進行分析與測量。

● 儀器系統結構

① 測量部分的結構

用于照射（激發）的X 射線是采用由上往下照射方式，用準直器來確定X 射線的光束大小。

樣品的觀察是利用與照射用的X 射線同軸的CCD 攝像機所攝制的圖像來確定想要測量的樣品位置。標

準配備了多種尺寸的準直器可根據需要調整照射X 射線的光束大小來決定測量面積，zui小可測量面積是

40umф。

② X 射線操作部分（X-ray station）

Excel 和Word 是標準配置，利用這些軟件，我們可以簡單快速地進行測量數據的統計處理及測量結果報告

書的編輯和打印。

● 儀器規格及參數

X 射線管

油冷式超微細對焦點X 射線管

靶材：鎢（W）、鋁（AL）、鉬（MO）

管電壓：0~50kv

管電流：0.1mA

照射方式 由上往下垂直照射方式

檢測器 正比例計數管（PC）

儀器校正 密度校正，標準樣品校正

檢測濾片 Co片，Ni 片可選

固定型或自動型

固定型：可選0.1，0.2，0.3，0.4，0.1x0.4mm

自動型：0.1，0.2，0.3，0.4，0.05x0.4mm

準直器

焦點距離 11mm

對焦方式 雷射自動對焦

樣品對位 雷射點對位

輸入電壓 AC220V

溫度控制 前置放大及主機溫度控制

工作溫度 室溫（22~25℃）

真空樣品室

排氣所需時間

沒有

可測量元素范圍 鈦（Ti）—鈾（U）

可測量厚度范圍 原子序：22-25,0.1-0.8um 26-40,0.05-35um 43-52,0.05-100um 72-82,0.05-5um

測量時間 10~30s

操作介面 Windows XP

．自動做標準曲線功能

．多點標準曲線

標準曲線

．標準曲線的曲線表示

．常規測量（自動測量功能）

．設定輸出方式功能

．確認測量位置功能

．自動測量條件設定（管電流,1 次及2 次濾波器，ROI，NF 濾波器設定）

測量功能

．薄膜FP 法軟件

．測量位置的（X、Y、Z）

．用滑鼠在畫面上輸入

．同一式樣的重復測量功能

．確認測量位置功能（圖示）

．原點的設定功能（可記憶每個檔案的原點）

．保存原點的影像功能

自動測量功能

．原點的補正功能（位置滑動角度補正功能）

．底材補正

．已知樣品補正

補正功能

．自已輸入補正（密度補正）

．KLM 標示

．ROI 設定數：50

．能譜表示功能

．能譜比較標示功能（2 段標示.重疊對照標示.扣除標示）

．坐標尺寸設定功能（強度、能量）

定性分析功能

．能譜，樣品畫面的保存功能

．統計數值的表示：平均值，標準偏差，Cp,Cpk，zui大值，zui小值，數值范圍

．數據的群組分類功能

．*數據的抽出功能

．X 管理圖

．X-R 管理圖

．直方柱狀圖

數據處理系統

．等高線，俯視圖表示

．畫面拷貝功能

．樣品臺坐標標示功能

．儀器維修調整功能

其他功能

．檢測報告的自動做成

．X 射線電源的鑰匙開關

安全功能 ．測量中樣品臺門扇鎖閉功能

產品應用

產業 產品 應用例

IC 封裝 導線架，BGA，BCC，

Flip-Chip,散熱片

Sn-Pb/xx,Ag/xx,Au/Ni/xx,Au/Ni-P/xx,Ni-P/xx,Cr/xx,Sn/xx,

Au/Pd/Ni/Cu.Solder Bump…

導線架 導線架 Ag/xx

PCB

FPC

BGA,TBGA,TAB Sn-Pb/xx,Au/Ni/xx,Au/Ni-P/xx,Sn/xx…

含溴的雙層PCB

端子工業 連接器 Sn-Pb/xx, Au/Ni/Cu, Ni-P/xx ﹡), Ag/xx, Ni/Cu…

被動元件 晶片電阻，電容，電感，

熱敏電阻

Sn-Pb/Ni/xx,Sn/Ni/xx,Au/Ni/xx…

螺絲工業 螺絲 Zn/xx, Ni/xx, Cu/xx…

電鍍線 電鍍液分析

其他工業 探針，馬達，石英振動

器，電線電纜，裝飾品

Au/Ni/xx, Rh/xx, Cr/xx, Sn-Pb/xx

應用實例圖示

(1)單鍍層：Ag/xx (2)合金鍍層：Sn-Pb/xx (3)雙鍍層：Au/Ni/xx

Ag Sn-Pb Au

底材 底材 Ni

底材

(4)合金鍍層：Sn-Bi/xx (5)三鍍層：Au/Pd/Ni/xx (6)化學鍍層：Ni-P/xx

Sn-Bi Au Ni-P

底材 Pd 底材

Ni

底材