X射线测厚仪
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X射线测厚仪
--x射线在薄膜工业中的应用
测厚仪的发展
• • • • 上世纪50-60年代-----------同位素测厚仪 上世纪70年代前期---------双束光测厚仪 上世纪70年代后期---------单束光测厚仪 现如今：激光测厚仪、涡流测厚仪、电容 式测厚仪、超声波测厚仪、磁感应测厚仪 等。
• 获得荧光强度后绘出荧光射线谱，使用软件（如 WinFTM--德产 X射 线测厚仪）可得到厚度。 优点：此方法可以做到无标准样测量，同时可以 对薄膜成分进行分析。
wenku.baidu.com
透射X射线测厚仪原理
• X射线穿过薄膜时，将有一部分射线被吸收，被 吸收部分与薄膜厚度成一定函数关系，通过被测 量吸收强度可计算出薄膜厚度。
什么是X射线测厚仪
• X射线测厚仪是 一种通过使用X 射线照射薄膜样 品后检测其衰减 程度或样品所发 出荧光x光来测 量样品厚度的仪 器。
X射线测厚仪的工作原理
• 按照X射线测厚仪的工作原理可把X射线测 厚仪分为两类 • 荧光X射线测厚仪 • 透射X射线测厚仪
荧光X射线测厚仪工作原理
• 物质经X射线或粒子射线照射后，由于吸收多余的能量而 变成不稳定的状态。从不稳定状态要回到稳定状态，此物 质必需将多余的能量释放出来，而此时是以荧光或光的形 态被释放出来。测量这被释放出来的荧光的强度。
• 高压电源：给X射线管提供高电压，以激发 X射线 • X射线管 ：图中为电子枪 • 电离室 ：对X射线强度进行测定 • 前放：对电信号进行放大，将电信号传入 计算器。
电离室工作原理与其他探测方法
• 电离 室 用 于测量出射X射线能量，由室壁导电的 充气容器和中心电极组成。X射线进人电离室后， 便在气体中产生电离现象。在电离室的外壳和中 心电极之间加有适当电压，用来收集所产生的离 子或电子。这个电压不能太高，以避免外部电场 或碰撞电离等引起电荷倍增。电离室的输出电流 与所充气体的压力、化学成分、电离室的容积以 及人射线的能量有关。尽管电离过程十分复杂， 但产生一对电荷载流子所需的能量是一定的，与 电离室粒子的类型和能量无关，即与探测器的工 作条件无关。电离室的响应波段取决于窗口材料 和填充的工作气体。
一般荧光X射线测厚仪适用于： 多层金属薄膜测厚 印刷电路板，金属层测厚 各种涂层，覆盖层测厚
适用范围的解释 0.05-5μm
X射线测厚仪参数与适用范围
• 透射X射线测厚仪
美国480型X射线测厚仪
适用于： 单层薄膜测厚
两种X射线测厚仪的优缺点分析
• 荧光X射线测厚仪
• 优点： 可脱离标准样 可测量覆盖层 可测量多层式样 缺点： 无法在生产时同步 测量 后几层测量精度差
透射X射线测厚仪
优点：
可以在生产时同步测
厚 缺点：
需要标准式样
• 荧光X射线测厚仪
• 韩国Micro Pioneer XRF-2000
原子序
可测量厚度 范围
XRF2000 可测六层.误差大约如下:第 一层5%.第二层10%.第三层15%.第 四层20%.第五层25%.第六层为底材
22-25
26-40 43-52 72-82
0.1-0.8μm
0.05-35μm 0.1-100μm
透射X射线测厚仪的构造
透射X射线测厚仪的构造
• 操作终端：进行数据的设置，输出结果， 一般一台PC机（装有设备程序）就能搞定 • 主电控柜：对仪器进行电气控制（使用专 业电器控制设备） • 冷却器：给X光源降温 • C形架：对样品进行照射与数据采集。
C形架的构造与运做原理
C形架的构造与运做原理
若一X射线出射强度为U，有如下关系：
其中U0为发射源与探测器之间只有空气时探测到的信号 强度。
透射X射线测厚仪原理
• A为一个未知的常数 • μ是被测材质的吸收系数 • 通过上面的函数关系可以算出d，即薄膜厚度。 由于A与μ是未知常数，因此进行计算时需 要提前知道这两个数，即进行标准式样的制 备与测量。
电离室工作原理与其他探测方法
• 光电倍增管检测器光电 倍增管检测器主要由闪 烁晶体、光电倍增管、 前置放大器组成,结构如 图 所示。闪烁晶体将X 射线转换成可见光至紫 外线的波长范围内的信 号,通过光电倍增管将微 弱的光信号转换为一定 的电信号,经前置放大器 将电信号放大至0～10倍。
X射线测厚仪参数与适用范围（举例）
--x射线在薄膜工业中的应用
测厚仪的发展
• • • • 上世纪50-60年代-----------同位素测厚仪 上世纪70年代前期---------双束光测厚仪 上世纪70年代后期---------单束光测厚仪 现如今：激光测厚仪、涡流测厚仪、电容 式测厚仪、超声波测厚仪、磁感应测厚仪 等。
• 获得荧光强度后绘出荧光射线谱，使用软件（如 WinFTM--德产 X射 线测厚仪）可得到厚度。 优点：此方法可以做到无标准样测量，同时可以 对薄膜成分进行分析。
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透射X射线测厚仪原理
• X射线穿过薄膜时，将有一部分射线被吸收，被 吸收部分与薄膜厚度成一定函数关系，通过被测 量吸收强度可计算出薄膜厚度。
什么是X射线测厚仪
• X射线测厚仪是 一种通过使用X 射线照射薄膜样 品后检测其衰减 程度或样品所发 出荧光x光来测 量样品厚度的仪 器。
X射线测厚仪的工作原理
• 按照X射线测厚仪的工作原理可把X射线测 厚仪分为两类 • 荧光X射线测厚仪 • 透射X射线测厚仪
荧光X射线测厚仪工作原理
• 物质经X射线或粒子射线照射后，由于吸收多余的能量而 变成不稳定的状态。从不稳定状态要回到稳定状态，此物 质必需将多余的能量释放出来，而此时是以荧光或光的形 态被释放出来。测量这被释放出来的荧光的强度。
• 高压电源：给X射线管提供高电压，以激发 X射线 • X射线管 ：图中为电子枪 • 电离室 ：对X射线强度进行测定 • 前放：对电信号进行放大，将电信号传入 计算器。
电离室工作原理与其他探测方法
• 电离 室 用 于测量出射X射线能量，由室壁导电的 充气容器和中心电极组成。X射线进人电离室后， 便在气体中产生电离现象。在电离室的外壳和中 心电极之间加有适当电压，用来收集所产生的离 子或电子。这个电压不能太高，以避免外部电场 或碰撞电离等引起电荷倍增。电离室的输出电流 与所充气体的压力、化学成分、电离室的容积以 及人射线的能量有关。尽管电离过程十分复杂， 但产生一对电荷载流子所需的能量是一定的，与 电离室粒子的类型和能量无关，即与探测器的工 作条件无关。电离室的响应波段取决于窗口材料 和填充的工作气体。
一般荧光X射线测厚仪适用于： 多层金属薄膜测厚 印刷电路板，金属层测厚 各种涂层，覆盖层测厚
适用范围的解释 0.05-5μm
X射线测厚仪参数与适用范围
• 透射X射线测厚仪
美国480型X射线测厚仪
适用于： 单层薄膜测厚
两种X射线测厚仪的优缺点分析
• 荧光X射线测厚仪
• 优点： 可脱离标准样 可测量覆盖层 可测量多层式样 缺点： 无法在生产时同步 测量 后几层测量精度差
透射X射线测厚仪
优点：
可以在生产时同步测
厚 缺点：
需要标准式样
• 荧光X射线测厚仪
• 韩国Micro Pioneer XRF-2000
原子序
可测量厚度 范围
XRF2000 可测六层.误差大约如下:第 一层5%.第二层10%.第三层15%.第 四层20%.第五层25%.第六层为底材
22-25
26-40 43-52 72-82
0.1-0.8μm
0.05-35μm 0.1-100μm
透射X射线测厚仪的构造
透射X射线测厚仪的构造
• 操作终端：进行数据的设置，输出结果， 一般一台PC机（装有设备程序）就能搞定 • 主电控柜：对仪器进行电气控制（使用专 业电器控制设备） • 冷却器：给X光源降温 • C形架：对样品进行照射与数据采集。
C形架的构造与运做原理
C形架的构造与运做原理
若一X射线出射强度为U，有如下关系：
其中U0为发射源与探测器之间只有空气时探测到的信号 强度。
透射X射线测厚仪原理
• A为一个未知的常数 • μ是被测材质的吸收系数 • 通过上面的函数关系可以算出d，即薄膜厚度。 由于A与μ是未知常数，因此进行计算时需 要提前知道这两个数，即进行标准式样的制 备与测量。
电离室工作原理与其他探测方法
• 光电倍增管检测器光电 倍增管检测器主要由闪 烁晶体、光电倍增管、 前置放大器组成,结构如 图 所示。闪烁晶体将X 射线转换成可见光至紫 外线的波长范围内的信 号,通过光电倍增管将微 弱的光信号转换为一定 的电信号,经前置放大器 将电信号放大至0～10倍。
X射线测厚仪参数与适用范围（举例）