如何为您的电子元件镀层测量选择合适的XRF配置

XRF分析仪有多种配置可供选择:探测器类型、光学系统类型、自动化配置,甚至是台式或手持式分析仪。在本文中,我们将探讨使用XRF测量电子元件镀层所存在的挑战,并讨论在生产环境中实现可靠和快速测量的最佳配置。

 

外形因素:手持式还是台式XRF分析仪?

今天,手持式和台式分析仪均可在几乎所有类型的基材上测量0.001-50μm(0.05-2000 微英寸)的金属镀层厚度。两种配置该选择哪一个更取决于实用性,而不是性能。如果您测量的是非常大的部件,有相对大的镀层面积,肉眼很容易看到(并且可以用手轻松地将分析仪抵近到位),那么手持式分析仪是最合适的。

然而,许多电子元件完全不是这样。这些电子元件非常微小,需要通过显微镜和照相机装置定位,并使用精密载物台和专用光学器件,来确保准确地分析正确的特定测点。对于电子元件来说,台式分析仪几乎总是人们选择的类型。

决定因素:元件的尺寸和被测特定测点的尺寸。您能把您的元件带到实验室吗?如果不能的话,那么您需要一台手持式分析仪。您需要测量小于1mm的面积吗?如果是的话,那么您需要一台台式分析仪。

光圈类型:准直器还是毛细管光学机构?

分析仪的光圈将产生的x射线引导并聚焦到样品表面。产生的光斑必须小于您需要测量的零件,您选择的光学器件将由您的零件尺寸决定。

XRF分析仪通常配有两种类型光圈中的一种:准直器或毛细管光学机构。准直器是一个有孔的金属块,一部分X射线信号通过孔到达样品。对于测量100µm和更大的零件,这是一个不错的选择。毛细管光学机构使用特殊的玻璃毛细管收集几乎所有的X射线信号,并将其聚焦到一个非常小的点。这使您能够测量小于50 µm的零件。与准直器配置相比,由于使用了更高比例的X射线,因此这项技术对较薄的镀层也有更好的精度。

决定因素:光斑大小。对于小于50µm的零件,您需要毛细管光学机构,若大于此尺寸,准直器配置可能会更合适。

探测器类型:比例计数器还是硅漂移探测器?

XRF分析仪中主要有两种类型的探测器:比例计数器和基于半导体的探测器,硅漂移探测器(SDD)是最常见的半导体探测器。决定哪种技术最适合您的应用可能很棘手,因为这两种技术在不同的情况下均有各自的优势。

比例计数器由惰性气体封装于金属圆柱体中构成,当惰性气体受到X射线轰击时会发生电离。它们对像锡或银这样的高能量元素有很好的灵敏度,对于元素较少的简单分析非常有效。

SDD是半导体器件,当受到X射线轰击时会产生特定数量的电荷。当您对样品中的几种元素感兴趣时,或者在检测低能量元素,如磷时,它们能提供更好的分辨率。

下图说明了同一样品中比例计数器和SDD的输出差异。红色峰表示SDD输出,灰色光谱表示比例计数器。

 

决定因素:这很复杂,但如果您需要测量多种不同的元素或非常薄或复杂的镀层,那么SDD是最佳选择。

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日期: 12 November 2021

作者: Matt Kreiner, Product Manager -– Coatings Analysis Products

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