Determinazione dello spessore dello strato mediante spettroscopia di fluorescenza a raggi X

Principio

L’analisi della fluorescenza a raggi X (XRF) è adatta per la misurazione dello spessore senza contatto e non distruttiva di strati sottili e per determinarne la composizione chimica. Per questo tipo di misurazione, la sorgente di raggi X e il rilevatore si trovano sullo stesso lato del campione. Quando lo strato sul substrato viene sottoposto a raggi X, la radiazione penetra nello strato, se è sufficientemente sottile, in una certa misura, a seconda dello spessore, e provoca a sua volta una caratteristica radiazione fluorescente nel materiale del substrato sottostante. Nel suo percorso verso il rilevatore, questa radiazione fluorescente verrà attenuata dall’assorbimento sullo strato. Lo spessore dello strato può essere determinato in base all’attenuazione dell’intensità della radiazione fluorescente del materiale del substrato.

Attivita’ proposte

1. Calibrare il rilevatore di energia a semiconduttore.
2. Misurare lo spettro di fluorescenza del substrato di ferro con diversi numeri n di pezzi di foglio di alluminio con lo stesso spessore posizionati sul substrato (incluso n = 0). Determinare l’intensità della linea di fluorescenza Fe-Kα.
3. Tracciare l’intensità della linea di fluorescenza Fe-K α in funzione del numero di pezzi di foglio di alluminio posti sul substrato in modo lineare e semilogaritmico.
4. Determinare l’intensità della linea di fluorescenza Fe-K α per diversi pezzi di foglio di alluminio fissati davanti all’uscita del tubo del rilevatore di energia.
5. Calcola lo spessore del foglio di alluminio.
6. Esegui le attività da 2 a 4 per un foglio di rame su substrato di molibdeno o zinco.

Obiettivi formativi

• Bremsstrahlung
• radiazione X caratteristica
• resa fluorescente
• Effetto coclea
• diffusione fotonica coerente e incoerente
• legge di assorbimento
• coefficiente di attenuazione della massa
• spessore di saturazione
• effetti di matrice
• semiconduttore
• rilevatori di energia
• analizzatori multicanale