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X 射线荧光光谱如何分析镀(涂)层

浏览次数:202发布日期:2020-08-11

♦ X射线荧光光谱通常用于分析均匀样品中的成分含量。对于大多数样品来讲,样品中被激发的各个元素的X射线荧光只来自于样品表面,样品内部的X射线荧光被样品本身吸收了。所以,X射线荧光信号的强度与样品的厚度无关。这种样品称之为无限厚样品

 

♦ 当样品很薄时,比如镀层样品,样品中被激发的X射线荧光可能会穿透镀层,镀层的厚薄会影响X射线荧光信号的强弱,镀层越厚,镀层中被激发的X射线荧光信号就越强。

 

♦ 当镀层的厚度或镀层的成分发生变化时,X射线荧光的信号会随之变化。通过建立镀层厚度和成分与X射线信号强度的关联关系,就可以分析镀层的厚度和成分。

 

 

镀层样品

 

非无限厚样品

 

 

当样品的厚度达不到无限厚时,如镀层样品,X射线荧光信号的强度取决于:

 

  ♦ 镀层的厚度

  ♦ 镀层中各元素的含量

 

2种分析镀层厚度的方法

 

发射方法和吸收方法

 

 

 

测量镀层中的元素

 

发射方法

 

 

测量基底元素

 

吸收方法(镀层对基底元素的吸收)

 

X射线荧光和镀层厚度的关系

 

 

基底元素信号与镀层厚度的关系

 

 

发射方法可以分析的镀层厚度:

 

<产生90%的信号的厚度

 

 

吸收方法可以分析的镀层厚度:

 

<3 × 吸收90%信号的厚度

 

 

  ♦ 镀层越厚,对基底元素的X射线荧光信号的吸收就越严重

  ♦ 吸收方法可以分析的厚度:3倍的90%吸收的厚度

  ♦ 发射方法适合测量薄镀层,吸收方法适合测量厚镀层



例子1:

 

采用发射方法测量镀层 

 

  ♦ 样品: (探测器窗膜)聚合物上镀了23 nm的Al

  ♦ 需要输入的信息

 

  1.基底材料:100%CH2

  2.镀层材料:100% Al

  3.镀层密度:2.7g /cm3

  ♦ 测量的谱线:Al Ka1

  ♦ 镀层软件的分析结果:23.2 nm

  ♦ 通过测量镀层材料中 Al Ka1 ,根据Al Ka1 的发射情况,计算铝镀层的厚度。

 

例子2:

 

采用吸收方法测量镀层

 

  ♦ 样品:Zn的上面镀了10 µm的Al

  ♦ 需要输入的信息

 

  1.基底材料:100% Zn

  2.镀层材料:100% Al

  3.镀层密度:2.7g /cm3

 

  ♦ 测量的谱线:Zn Ka1

  ♦ 镀层软件的分析结果:9.74  µm

  ♦ 通过测量基底材料中Zn Ka1,根据铝镀层对 Zn Ka1 的吸收情况,计算铝镀层的厚度。


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可以分析各层的成分和厚度

 

 

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