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X-射线荧光测厚原理分析

 

一.原理分析

X-射线是以一种电磁辐射的形式存在。和可见光一样，而其能量却是后者的5000倍或更大。如同可见光，X-射线是由原子内部所产生的，与光不同之处为他们发自于轨域的最内部。此类的射线称之为X-射线荧光辐射，其能量依不同的发射物质而定。

原子是由原子核及包围它的电子构成，电子的数目与构成核子的带正电质子数目相同，从外表看来，原子在电管上为中性，电子在核外依一定的轨道运行，轨道中最靠近原子核的称为K轨道，顺次往外的轨道为L,M,N等轨道，若将一个电子从原子中移开，则一定花费一定的能量。此种能量是愈近原子核所需的能量愈大。为了说明此点可由能阶图表示。

若一个电子由轨道游离，则其他能阶的电子会自然的跳至他的位置，以达到稳定的状态，此种不同能阶转换的过程可释放出能量，即X-射线。因为各元素的每一个原子的能阶均不同，所以每一元素轨道间的能阶差也不同相同。

下述可描述X-射线荧光的特性：若产生X-射线荧光是由于转移一个电子进入K 轨道，一个K轨道上的电子已事先被游离，另一个电子即代替他的地位，此称之为K 辐射。不同的能阶转换出不同的能量，如Kα辐射是电子由L轨道跳至K轨道的一种辐射，而Kβ辐射是电子从M 轨道跳至K轨道的一种辐射，其间是有区别的。若X-射线荧光是一个电子跳入L的空轨域，此种辐射称为L辐射。同样的L 辐射可划分为Lα 辐射，此是由M轨道之电子跳入L轨道及Lβ 辐射，此是由N 轨道之电子跳入L 轨道中 。由于Kβ辐射能量约为Kα的11%，而Lβ辐射能量较Lα大约20%，所以以能量的观点Lα及Lβ是很容易区分的。

原子的特性由原子序来决定，亦即质子的数目或轨道中电子的数目，即如图所示特定的X-射线能量与原子序间的关系。K辐射较L辐射能量高很多，而不同的原子序也会造成不同的能量差。

特定的X-射线可由比例计数器来侦测。当辐射撞击在比例器后，即转换为近几年的脉波。电路输出脉冲高度与能量撞击大小成正比。由特殊物质所发出的X-射线可由其后的鉴别电路记录。

使用X-射线荧光原理测厚，将被测物置于仪器中，使待测部位受到X-射线的照射。此时，特定X-射线将由镀膜、素材及任何中间层膜产生，而检测系统将其转换为成比例的电信号，且由仪器记录下来，测量X-射线的强度可得到镀膜的厚度。

在有些情况，如：印刷线路板上的IC导线，接触针及导体的零件等测量要求较高 ,一般而言，测量镀膜厚度基本上需符合下述的要求：

1.       不破坏的测量下具高精密度。

2.       极小的测定面积。

3.       中间镀膜及素材的成份对测量值不产生影响。

4.       同时且互不干扰的测量上层及中间镀膜 。

5.       同时测量双合金的镀膜厚及成份。

而X-射线荧光法就可在不受素材及不同中间膜的影响下得到高精密度的测量。

二.主要特点

1.     无损、精确、快速测量各种电镀层的厚度.

2.     电镀层可以是单层/双层/三层

3.     镀金/镀银/镀镍/镀铜等都可以测量

4.     有电镀液成份分析以及金属成份分析等软件

5.     易操作/易维护

6.     准直器程控交换系统 最多可同时装配6种规格的准直器，程序交换控制
多种规格尺寸准直器任选：
－圆形，如4、6、8、12、20 mil等
－矩形，如1x2、2x2、0.5x10、1x10、2x10、4x16等

7.    测量斑点尺寸

在12.7mm聚焦距离时，最小测量斑点尺寸为：0.15 x 0.15 mm(使用0.15 x 0.15 mm准直器)
在12.7mm聚焦距离时，最大测量斑点尺寸为：0.38 x 0.42 mm(使用0.30 x 0.30mm准直器)