La mesure d'épaisseur sans contact par excitation par fluorescence et analyse du signal est réalisée par l'épaissimètre de revêtement à rayons X, dont le principe de base peut être divisé en quatre liens clés:

1. Fluorescence excitée par rayons X à haute énergie

L'instrument est équipé d'un tube à rayons X miniaturisé (tel qu'une cible en tungstène ou en molybdène) qui émet un faisceau de rayons X à haute énergie réglable en énergie. Lorsque les rayons pénètrent dans le revêtement, les électrons de la couche interne de l'atome, tels que la couche K, sont éliminés pour former des trous et la fluorescence X caractéristique est libérée lorsque les transitions des électrons de la couche externe, telles que la couche l, sont remplies. Par exemple, un placage de nickel sous excitation libère une Fluorescence caractéristique de 8,26 keV, dont l'énergie correspond strictement au numéro atomique, ce qui devient une « empreinte» de reconnaissance élémentaire.

2. Revêtement - séparation du signal Fluorescent de base

Le placage est différent de l'élément de base, il y a une différence dans l'énergie de fluorescence des deux. L'instrument capture simultanément deux types de signaux fluorescents via un détecteur de dérive de silicium (SDD) haute résolution. Si l'on prend l'exemple d'une mesure d'un revêtement d'or (au) sur un substrat de cuivre (Cu), la fluorescence d'or (68,8 keV) et la fluorescence de cuivre (8,05 keV) forment des pics indépendants dans le spectrogramme, la séparation des signaux étant réalisée au moyen d'un analyseur multipiste (MCA). Si le revêtement est en alliage (par exemple, alliage étain - plomb), le traitement de déconvolution du signal Fluorescent mixte est nécessaire.

3. Intensité de fluorescence - Modélisation mathématique de l'épaisseur

Le calcul de l'épaisseur repose sur deux types de modèles:

Méthode de courbe Standard: mesure préalable de l'intensité de fluorescence d'échantillons standard d'épaisseur différente, établissement d'une base de données épaisseur - intensité. Par exemple, la mesure d'un instrument de 0,1 à 10 μm de nickelage a été ajustée à une courbe polynomiale secondaire par 20 groupes d'échantillons standard, avec une erreur contrôlée à ± 0,05 μm.

Méthode FP (basic parameter method): basée sur la théorie quantique de l'interaction des rayons X avec la matière, en entrant des paramètres tels que la densité du revêtement, le coefficient d'absorption du substrat, etc., l'épaisseur est directement calculée par un algorithme itératif. Cette méthode ne nécessite pas d'échantillon standard et convient à l'analyse synchrone de revêtements multicouches tels que le triple revêtement au / ni / Cu.

4. Compensation et étalonnage des perturbations environnementales

Les fluctuations de température (± 5 ℃) entraînent une variation de 2% à 3% de l'intensité de sortie du tube à rayons X. l'instrument est corrigé en temps réel par le capteur de température intégré. La rugosité du substrat (RA > 0,8 µm) provoque une diffusion de fluorescence qui nécessite une compensation de la perte de signal par un algorithme de simulation Monte Carlo. En outre, le démarrage quotidien nécessite une échelle d'énergie avec une feuille standard en métal pur, telle qu'une feuille d'argent à 99,99%, garantissant une précision de positionnement du pic Spectral supérieure à ± 0,01 keV.

Scénarios d'application typiques

Dans le domaine de l'encapsulation de semi - conducteurs, cette technologie peut mesurer l'uniformité du revêtement d'or de 0,5 μm sur la surface de la bille de soudage BGA, avec des vitesses de détection allant jusqu'à 200 points / minute, répondant aux besoins de contrôle en temps réel de la ligne de production. Pour les pièces de placage automobile, l'instrument peut pénétrer le revêtement de chrome de 0,02 mm, mesurer avec précision la distribution d'épaisseur de la couche de nickel sous - jacente de 0,5 μm, fournir un support de données pour l'optimisation du processus de placage.