在線膜厚儀實例及性能評價

發布日期：2024-11-04      瀏覽次數：555

在線膜厚儀實例及性能評價




樣品和元素

沉積在薄膜上的 Cr、Ni 和 Cu 的膜厚分析

設備概覽

圖1所示為便攜式X射線熒光分析儀OURSTEX100FA。為了將測量頭連接到薄膜沉積設備（圖 3），將其修改為在線使用，如圖 2 所示。該測量頭內部的檢測器部分和X射線管用水冷卻以散熱。


安裝設備



測量條件

• 設備：能量色散熒光X射線膜厚計

• X射線管目標：W

• X射線管輸出：40kV-0.25mA

• 檢測器：帕爾貼冷卻型（-10℃）SDD

• 測量氣氛：真空（10 -5 Pa）

• 分析線：Cu-Kα Ni-Kα Cr-Kα

• （散射輻射）（W-Lβ）

• 測量時間：100秒

• 輸膜速度：3.0m/min

校準曲線創建結果

通過ICP發射光譜法預先測定標準樣品的附著量(g/m2)，將計算值除以各元素的密度(g/cm3)并用于校準曲線。圖 4 顯示了測量的波形。

 

由于測量位置波動而進行的修正

樣品在運輸過程中，測量位置上下波動，這可能會導致定量誤差，因此我們使用瑞利散射輻射（在本例中為W-Lβ輻射）作為參考來校正位置波動。


如圖6所示，在2mm的位置變化內，無論位置如何變化，該值幾乎保持恒定。

Cu層對Ni、Cr吸收效果的影響

如果最外層Cu層的厚度發生變化，其吸收效果也會發生變化，從而難以準確測量Ni層和Cr層的厚度。因此，根據銅層厚度預先計算出 Ni 和 Cr 的靈敏度校正曲線，如圖 7 所示。 （Cu層厚度為100nm時的強度比設為標準1.0。）


根據Cu層的厚度確定校正系數，并對Ni層和Cr層的厚度進行校正和量化。

檢測限

表2顯示了該裝置中Cr、Ni和Cu膜厚的檢測極限值（理論計算值）。



準確性

表3顯示了固定薄膜位置時測得的靜態精度和樣品輸送（3.0 m/min）時測得的動態精度。



概括

將新開發的熒光X射線膜厚計安裝在成膜裝置上進行性能評價后發現：

① 發現可以通過瑞利散射線計算 X 射線強度比來校正因輸送過程中薄膜位置波動而產生的誤差。
② Cu、Ni、Cr膜的檢測下限：Cu為1.5nm，Ni、Cr為1nm以下，實現了高靈敏度。
③ 靜態和動態精度的測量精度均為CV=5%以下，可高靈敏度地測量極薄的薄膜。

綜上所述，認為該膜厚計適用于極薄膜厚的在線測量。此外，據認為它不僅可以應用于膜厚測量，還可以應用于電鍍溶液的分析等。

推薦裝備

能量色散X射線熒光光譜儀“OURSTEX100FA"

非常適合在線、考古和文化財產樣品



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