X 射線熒光光譜如何分析鍍（涂）層

♦ X射線熒光光譜通常用于分析均勻樣品中的成分含量。對于大多數樣品來講，樣品中被激發的各個元素的X射線熒光只來自于樣品表面，樣品內部的X射線熒光被樣品本身吸收了。所以，X射線熒光信號的強度與樣品的厚度無關。這種樣品稱之為無限厚樣品。

 

♦ 當樣品很薄時，比如鍍層樣品，樣品中被激發的X射線熒光可能會穿透鍍層，鍍層的厚薄會影響X射線熒光信號的強弱，鍍層越厚，鍍層中被激發的X射線熒光信號就越強。

 

♦ 當鍍層的厚度或鍍層的成分發生變化時，X射線熒光的信號會隨之變化。通過建立鍍層厚度和成分與X射線信號強度的關聯關系，就可以分析鍍層的厚度和成分。

 

 

鍍層樣品

 

非無限厚樣品

 

 

當樣品的厚度達不到無限厚時，如鍍層樣品，X射線熒光信號的強度取決于：

 

  ♦ 鍍層的厚度

  ♦ 鍍層中各元素的含量

 

2種分析鍍層厚度的方法

 

發射方法和吸收方法

 

 

 

測量鍍層中的元素

 

發射方法

 

 

測量基底元素

 

吸收方法（鍍層對基底元素的吸收）

 

X射線熒光和鍍層厚度的關系

 

 

基底元素信號與鍍層厚度的關系

 

 

發射方法可以分析的鍍層厚度：

 

<產生90%的信號的厚度

 

 

吸收方法可以分析的鍍層厚度：

 

<3 × 吸收90%信號的厚度

 

 

  ♦ 鍍層越厚，對基底元素的X射線熒光信號的吸收就越嚴重

  ♦ 吸收方法可以分析的厚度：3倍的90%吸收的厚度

  ♦ 發射方法適合測量薄鍍層，吸收方法適合測量厚鍍層

例子1：

 

采用發射方法測量鍍層 

 

  ♦ 樣品: （探測器窗膜）聚合物上鍍了23 nm的Al

  ♦ 需要輸入的信息

 

  1.基底材料：100%CH₂

  2.鍍層材料：100% Al

  3.鍍層密度：2.7g /cm³

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  ♦ 測量的譜線：Al Ka1

  ♦ 鍍層軟件的分析結果：23.2 nm

  ♦ 通過測量鍍層材料中 Al Ka1 ，根據Al Ka1 的發射情況，計算鋁鍍層的厚度。

 

例子2：

 

采用吸收方法測量鍍層

 

  ♦ 樣品：Zn的上面鍍了10 µm的Al

  ♦ 需要輸入的信息

 

  1.基底材料：100% Zn

  2.鍍層材料：100% Al

  3.鍍層密度：2.7g /cm³

 

  ♦ 測量的譜線：Zn Ka1

  ♦ 鍍層軟件的分析結果：9.74  µm

  ♦ 通過測量基底材料中Zn Ka1，根據鋁鍍層對 Zn Ka1 的吸收情況，計算鋁鍍層的厚度。

ML-QUANT 多層膜分析軟件

 

可以分析各層的成分和厚度