X-RAY荧光测厚法原理

X-RAY荧光测厚法原理

X-RAY荧光测厚法原理

X-RAY是原子内层电子在高速运动电子的冲击下产生跃迁而发射的光辐射,可分为连续X-RAY和特征X-RAY两种,常用波段为0.1-20埃(A0)。

X-RAY分析法按照产生的机理可以划分为X-RAY荧光法(X-RAY fluorescence analysis)和X-RAY吸收光谱法(X-RAY absorption spectroscopy)和X-RAY衍射分析法(X-RAY diffraction analysis)等。在PCB行业,对于金属层厚度一般采用X-RAY荧光法(X-RAYfluorescence analysis)。

X-RAY荧光测厚法原理是利用X-RAY射击到待测量的物体表面上,而反射出荧光,利用皮膜反射的荧光与基材反射荧光的不同性质,与基材反射回来的荧光量的多少,得以计算出皮膜厚度。

当一种物料受到X-RAY的撞击(Bombardment)时,原子中的某些电子在获得足够的能量而脱离(Spin Off)各原子正常轨道的制约后,在原来脱离的价层(Shell)中便产生一个“空洞”(Void)。当另外有其他的电子从高价层中落下来填补该空洞的时候,其多余的能量便以X-RAY能量的光子释放出来,此X-RAY又在射击到其他物质上,并再度产生第二次的X-RAY荧光(X-RAY fluorescence),参见图2。各种荧光X-RAY的发射能阶(LimittedEnergy Lenel,也就是波长)与其再原子序(Atomic Number)成正比,而且和该物质的特性有关系,其谱线的数量(Quantity,也就是强度)是与该物质的厚度有关。通过这样的机理,可以对物质进行定性和定量分析。也就是如果能够采用适当的仪器(Instrumentaition),通过计算机便可以很快利用X-RAY去测量该材料的厚度。

X-RAY测量仪器的基本结构包括X-RAY光管/光源(X-RAY Tude)、准直器(Collimator,或叫瞄准仪)及一个比例记数器(Propertional Counter),参见图3。

x-ray

X-RAY光管由一个带铍(Be)窗口的防射线的重金属罩和一个具有绝缘性能的真空玻璃罩组成的套管,其作用是在高压电源(50-100KV)的激发下产生连续的X-RAY,其所发射的射线通过准直器(Collimator)将发散的X-RAY变成平行的射线束,瞄准发射到待测量的物体上,物体所反射的光子会在比例记数器管中将气体游离化,产生电脉冲输出,电脉冲输出与入射光子能量成正比,然后结合光谱分析(Spectrom Analysis),通过标准曲线法原理,利用电脑进行复杂计算,从而获得测量物质的厚度。

 

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