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

Excitation fluorescente

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.

Capture de signal

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.

Calcul de l'épaisseur

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.