Определение толщины и пористости пленок и покрытий на различных подложках с использованием рентгеновского излучения. Кашкаров В.М - 5 стр.

UptoLike

5
где µ
1
и µ
i
это коэффициенты поглощения первичного и вторичного
характеристического излучения, а ϕ и ψ - это углы входа и выхода
рентгеновского излучения в подложку, на которую нанесено покрытие.
Коэффициенты в показателе экспоненты ρ и d - это плотность материала
покрытия и его толщина . Схема прохождения рентгеновского излучения через
покрытие показана на Рисунке 1.
Рисунок 1. Схема прохождения рентгеновского излучения через покрытие.
ϕ - угол падения излучения, ψ - угол выхода излучения, 1
покрытие, 2 подложка, 3 поток первичного излучения, 4 поток
вторичного характеристического излучения.
Поскольку углы входа и выхода излучения жестко заданы конструкцией
прибора и предполагаются известными, то, измерив интенсивность излучения
от подложки при условии, что известны коэффициенты поглощения первичного
излучения и характеристического излучения материала подложки, можно
определить толщину металлического покрытия. При этом , однако, нужно
помнить о том , что плотность материала покрытия обычно на 10-30% меньше
плотности соответствующего объемного материала. Кроме того, нужно быть
абсолютно уверенным в том , что покрытие на подложке сплошное , не имеет
сквозных отверстий и однородно по толщине . В противном случае результаты
измерений могут заметно искажаться.
Вообще говоря, использовать вышеприведенную методику удобнее в том
случае, если в качестве первичного излучения использовать
монохроматическое излучение. В этом случае можно даже теоретически
определить коэффициент поглощения первичного излучения и, таким образом ,
сравнить результаты измерений , полученные экспериментально и с помощью
теоретических расчетов по формуле (3), которая в этом случае преобразуется к
выражению вида:
d
I
I
i
A
i
ρ
ψ
µ
ϕ
µ
+=
sinsin
ln
1
2
0
, (4)
3 4
ϕ ψ
1
2 ϕ ψ
                                              5
где µ1 и µi – э т о к оэ ффициенты п оглощ ения п ервич ного и вт орич ного
х арак т ерис тич ес к ого излуч ения, а ϕ и ψ - э то углы вх ода и вы х ода
рент геновс к ого излуч ения в п одложк у, на к оторую нанес ено п ок ры тие.
Коэ ффициент ы в п ок азат еле э к с п онент ы ρ и d - э т о п лотнос т ь м атериала
п ок ры тия и его толщ ина. Сх ем а п рох ождения рентгеновс к ого излуч ения ч ерез
п ок ры тие п ок азана на Рис унк е 1.

                      3                                 4




                                    ϕ               ψ

                  1


                  2       ϕ                              ψ




Рис унок 1. Сх ем а п рох ождения рент геновс к огоизлуч ения ч ерезп ок ры тие.
            ϕ - угол п адения излуч ения, ψ - угол вы х ода излуч ения, 1 –
            п ок ры т ие, 2 – п одложк а, 3 – п оток п ервич ногоизлуч ения, 4 – п оток
            вт орич ногох арак т ерис т ич ес к огоизлуч ения.

      Пос к ольк у углы вх ода и вы х ода излуч ения жес т к о заданы к онс трук цией
п рибора и п редп олагаю тс я извес тны м и, то, изм ерив инт енс ивнос ть излуч ения
от п одложк и п ри ус ловии, ч т оизвес т ны к оэ ффициент ы п оглощ ения п ервич ного
излуч ения и х арак терис т ич ес к ого излуч ения м ат ериала п одложк и, м ожно
оп ределит ь т олщ ину м еталлич ес к ого п ок ры т ия. При э том , однак о, нужно
п ом нит ь о т ом , ч т о п лот нос т ь м ат ериала п ок ры т ия обы ч но на 10-30% м еньше
п лот нос т и с оот ветс т вую щ его объем ного м атериала. Кром е т ого, нужно бы т ь
абс олю т но уверенны м в том , ч т о п ок ры тие на п одложк е с п лошное, не им еет
с к возны х от верс т ий и однородно п о толщ ине. В п рот ивном с луч ае результаты
изм ерений м огут зам ет ноис к ажатьс я.
      Вообщ е говоря, ис п ользоват ь вы шеп риведенную м ет одик у удобнее в т ом
с луч ае,     ес ли      в     к ач ес т ве        п ервич ного излуч ения     ис п ользоват ь
м онох ром атич ес к ое излуч ение. В э том с луч ае м ож но даже теорет ич ес к и
оп ределит ь к оэ ффициент п оглощ ения п ервич ного излуч ения и, так им образом ,
с равнит ь результаты изм ерений , п олуч енны е э к с п ерим ент ально и с п ом ощ ью
т еорет ич ес к их рас ч ет ов п о форм уле (3), к от орая в э том с луч ае п реобразует с я к
вы ражению вида:
                                  I   µ                µ 
                              ln  0A  =  1 + i  ρ d ,                       (4)
                                   2i 
                                   I          sin ϕ    sinψ 