X-射線鍍層測(cè)厚儀/X-RAY膜厚儀原理及測(cè)量特性

 X-RAY鍍層測(cè)厚儀檢測(cè)原理及特性

 可測(cè)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(jī)來觀察及選擇任意的微小面積以進(jìn)行微小面積鍍層厚度的測(cè)量，避免直接接觸或破壞

被測(cè)物。

◆ 薄膜FP 法軟件是標(biāo)準(zhǔn)配置，可同時(shí)對(duì)多層鍍層及合金鍍層厚度和成分進(jìn)行測(cè)量。此外，也適用于無鉛焊

錫的應(yīng)用。

◆ 備有250 種以上的鍍層厚度測(cè)量和成分分析時(shí)所需的標(biāo)準(zhǔn)樣品。

● 熒光X-射線儀器的測(cè)量原理

物質(zhì)經(jīng)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(wěn)定的狀態(tài)。從不穩(wěn)定狀態(tài)要回到穩(wěn)定

狀態(tài)，此物質(zhì)必需將多余的能量釋放出來，而此時(shí)是以熒光或光的形態(tài)被釋放出來。熒光X 射線鍍層厚度測(cè)

量?jī)x或成分分析儀的原理就是測(cè)量這被釋放出來的熒光的能量及強(qiáng)度，來進(jìn)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(cè)量方法

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

2 種。標(biāo)準(zhǔn)曲線法是測(cè)量已知厚度或組成的標(biāo)準(zhǔn)樣品，根據(jù)熒光

X 射線的能量和強(qiáng)度及相應(yīng)鍍層厚度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。

之后以此標(biāo)準(zhǔn)曲線來測(cè)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(jiǎn)稱。即基本參

數(shù)法。

① 標(biāo)準(zhǔn)曲線法 鍍層厚度的測(cè)量

如圖所示，經(jīng)X 射線照射后，鍍層和底材都會(huì)各自產(chǎn)生熒光X 射線，我們必須對(duì)這2 種熒光X 射線

能夠辨別，方能進(jìn)行鍍層厚度的測(cè)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(cè)

量鍍層厚度的先決條件。

對(duì)某種金屬鍍層樣品進(jìn)行測(cè)量時(shí)，基于鍍層厚度、狀態(tài)的不同，所產(chǎn)生的熒光X 射線的強(qiáng)度也不一

樣。

鍍層厚度測(cè)量時(shí)，可采用2 種不同方法，1 種是注重鍍層中的元素所產(chǎn)生的熒光X 射線強(qiáng)度，稱為激

發(fā)法。另1 種是注重底材中的元素所產(chǎn)生的熒光X 射線強(qiáng)度，稱為吸收法。這2 種方法的應(yīng)用必需根據(jù)

鍍層和底材的不同組合來區(qū)分使用。

鍍層厚度測(cè)量時(shí)，測(cè)量已知厚度的標(biāo)準(zhǔn)樣品而得到其厚度及產(chǎn)生的熒光X 射線強(qiáng)度之間的關(guān)系，并

做出標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后再測(cè)量未知樣品的熒光X 射線強(qiáng)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(qiáng)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(duì)于含有雜質(zhì)或多孔質(zhì)蒸鍍層等與純物質(zhì)不同密度的樣品，需要進(jìn)行修正。

② 薄膜FP 法

采用薄膜FP 法，只需要比標(biāo)準(zhǔn)曲線法更少的標(biāo)準(zhǔn)樣品，就能簡(jiǎn)單迅速地得到定量的結(jié)果。

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

組成的樣品所產(chǎn)生的分析線強(qiáng)度，都可以從這基本參數(shù)來計(jì)算出，所以我們稱這種方法為基本參數(shù)法。

如果熒光X 射線產(chǎn)生的深度當(dāng)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(chǎn)生的

深度當(dāng)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，F(xiàn)P 法的zui大特征是可對(duì)塊體樣品進(jìn)行成分分析到薄膜樣品的成分與厚度同時(shí)進(jìn)行分析與測(cè)量。

● 儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

① 測(cè)量部分的結(jié)構(gòu)

用于照射（激發(fā)）的X 射線是采用由上往下照射方式，用準(zhǔn)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(jī)所攝制的圖像來確定想要測(cè)量的樣品位置。標(biāo)

準(zhǔn)配備了多種尺寸的準(zhǔn)直器可根據(jù)需要調(diào)整照射X 射線的光束大小來決定測(cè)量面積，zui小可測(cè)量面積是

40umф。

② X 射線操作部分（X-ray station）

Excel 和Word 是標(biāo)準(zhǔn)配置，利用這些軟件，我們可以簡(jiǎn)單快速地進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理及測(cè)量結(jié)果報(bào)告

書的編輯和打印。

● 儀器規(guī)格及參數(shù)

X 射線管

油冷式超微細(xì)對(duì)焦點(diǎn)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(cè)器 正比例計(jì)數(shù)管（PC）

儀器校正 密度校正，標(biāo)準(zhǔn)樣品校正

檢測(cè)濾片 Co片，Ni 片可選

固定型或自動(dòng)型

固定型：可選0.1，0.2，0.3，0.4，0.1x0.4mm

自動(dòng)型：0.1，0.2，0.3，0.4，0.05x0.4mm

準(zhǔn)直器

焦點(diǎn)距離 11mm

對(duì)焦方式 雷射自動(dòng)對(duì)焦

樣品對(duì)位 雷射點(diǎn)對(duì)位

輸入電壓 AC220V

溫度控制 前置放大及主機(jī)溫度控制

工作溫度 室溫（22~25℃）

真空樣品室

排氣所需時(shí)間

沒有

可測(cè)量元素范圍 鈦（Ti）—鈾（U）

可測(cè)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(cè)量時(shí)間 10~30s

操作介面 Windows XP

．自動(dòng)做標(biāo)準(zhǔn)曲線功能

．多點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)曲線

標(biāo)準(zhǔn)曲線

．標(biāo)準(zhǔn)曲線的曲線表示

．常規(guī)測(cè)量（自動(dòng)測(cè)量功能）

．設(shè)定輸出方式功能

．確認(rèn)測(cè)量位置功能

．自動(dòng)測(cè)量條件設(shè)定（管電流,1 次及2 次濾波器，ROI，NF 濾波器設(shè)定）

測(cè)量功能

．薄膜FP 法軟件

．測(cè)量位置的（X、Y、Z）

．用滑鼠在畫面上輸入

．同一式樣的重復(fù)測(cè)量功能

．確認(rèn)測(cè)量位置功能（圖示）

．原點(diǎn)的設(shè)定功能（可記憶每個(gè)檔案的原點(diǎn)）

．保存原點(diǎn)的影像功能

自動(dòng)測(cè)量功能

．原點(diǎn)的補(bǔ)正功能（位置滑動(dòng)角度補(bǔ)正功能）

．底材補(bǔ)正

．已知樣品補(bǔ)正

補(bǔ)正功能

．自已輸入補(bǔ)正（密度補(bǔ)正）

．KLM 標(biāo)示

．ROI 設(shè)定數(shù)：50

．能譜表示功能

．能譜比較標(biāo)示功能（2 段標(biāo)示.重疊對(duì)照標(biāo)示.扣除標(biāo)示）

．坐標(biāo)尺寸設(shè)定功能（強(qiáng)度、能量）

定性分析功能

．能譜，樣品畫面的保存功能

．統(tǒng)計(jì)數(shù)值的表示：平均值，標(biāo)準(zhǔn)偏差，Cp,Cpk，zui大值，zui小值，數(shù)值范圍

．?dāng)?shù)據(jù)的群組分類功能

．*數(shù)據(jù)的抽出功能

．X 管理圖

．X-R 管理圖

．直方柱狀圖

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

．等高線，俯視圖表示

．畫面拷貝功能

．樣品臺(tái)坐標(biāo)標(biāo)示功能

．儀器維修調(diào)整功能

其他功能

．檢測(cè)報(bào)告的自動(dòng)做成

．X 射線電源的鑰匙開關(guān)

安全功能 ．測(cè)量中樣品臺(tái)門扇鎖閉功能

產(chǎn)品應(yīng)用

產(chǎn)業(yè) 產(chǎn)品 應(yīng)用例

IC 封裝 導(dǎo)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(dǎo)線架 導(dǎo)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(yè) 連接器 Sn-Pb/xx, Au/Ni/Cu, Ni-P/xx ﹡), Ag/xx, Ni/Cu…

被動(dòng)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(yè) 螺絲 Zn/xx, Ni/xx, Cu/xx…

電鍍線 電鍍液分析

其他工業(yè) 探針，馬達(dá)，石英振動(dòng)

器，電線電纜，裝飾品

Au/Ni/xx, Rh/xx, Cr/xx, Sn-Pb/xx

應(yīng)用實(shí)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(xué)鍍層：Ni-P/xx

Sn-Bi Au Ni-P

底材 Pd 底材

Ni

底材