X射線熒光光譜(XRF)分析儀有多種配置可供選擇:探測器類型、光學系統類型、自動化配置,甚至是臺式或手持式分析儀。在本文中,我們將探討使用XRF測量電子元件鍍層所存在的挑戰,并討論在生產環境中實現可靠和快速測量的最佳配置。
外形因素:手持式還是臺式XRF分析儀?
今天,手持式和臺式分析儀均可在幾乎所有類型的基材上測量0.001-50μm(0.05-2000 微英寸)的金屬鍍層厚度。兩種配置該選擇哪一個更取決于實用性,而不是性能。如果您測量的是非常大的部件,有相對大的鍍層面積,肉眼很容易看到(并且可以用手輕松地將分析儀抵近到位),那么手持式分析儀是最合適的。
然而,許多電子元件完全不是這樣。這些電子元件非常微小,需要通過顯微鏡和照相機裝置定位,并使用精密載物臺和專用光學器件,來確保準確地分析正確的特定測點。對于電子元件來說,臺式分析儀幾乎總是人們選擇的類型。
決定因素:元件的尺寸和被測特定測點的尺寸。您能把您的元件帶到實驗室嗎?如果不能的話,那么您需要一臺手持式分析儀。您需要測量小于1mm的面積嗎?如果是的話,那么您需要一臺臺式分析儀。
光圈類型:準直器還是毛細管光學機構?
分析儀的光圈將產生的x射線引導并聚焦到樣品表面。產生的光斑必須小于您需要測量的零件,您選擇的光學器件將由您的零件尺寸決定。
XRF分析儀通常配有兩種類型光圈中的一種:準直器或毛細管光學機構。準直器是一個有孔的金屬塊,一部分X射線信號通過孔到達樣品。對于測量100μm和更大的零件,這是一個不錯的選擇。毛細管光學機構使用特殊的玻璃毛細管收集幾乎所有的X射線信號,并將其聚焦到一個非常小的點。這使您能夠測量小于50 μm的零件。與準直器配置相比,由于使用了更高比例的X射線,因此這項技術對較薄的鍍層也有更好的精度。
決定因素:光斑大小。對于小于50μm的零件,您需要毛細管光學機構,若大于此尺寸,準直器配置可能會更合適。
探測器類型:比例計數器還是硅漂移探測器?
XRF分析儀中主要有兩種類型的探測器:比例計數器和基于半導體的探測器,硅漂移探測器(SDD)是最常見的半導體探測器。決定哪種技術最適合您的應用可能很棘手,因為這兩種技術在不同的情況下均有各自的優勢。
比例計數器由惰性氣體封裝于金屬圓柱體中構成,當惰性氣體受到X射線轟擊時會發生電離。它們對像錫或銀這樣的高能量元素有很好的靈敏度,對于元素較少的簡單分析非常有效。
SDD是半導體器件,當受到X射線轟擊時會產生特定數量的電荷。當您對樣品中的幾種元素感興趣時,或者在檢測低能量元素,如磷時,它們能提供更好的分辨率。
下圖說明了同一樣品中比例計數器和SDD的輸出差異。紅色峰表示SDD輸出,灰色光譜表示比例計數器。
決定因素:這很復雜,但如果您需要測量多種不同的元素或非常薄或復雜的鍍層,那么SDD是最佳選擇。