Kompletny zestaw eksperymentalny: Jakościowa, fluorescencyjna spektroskopia rentgenowska – wyznaczanie grubości warstw

Podstawy

Rentgenowska analiza fluorescencyjna (XRF) nadaje się do bezdotykowych i nieniszczących pomiarów grubości cienkich warstw, a także do wyznaczania ich składu chemicznego. Dla tego rodzaju pomiarów, źródło promieniowania rentgenowskiego i detektor umieszcza się po tej samej stronie próbki. Gdy warstwa, znajdująca się na podłożu, zostanie poddana działaniu promieni X, będzie ono ją penetrować. Jeśli jest ona wystarczająco cienka, to w pewnym stopniu, zależnie od jej grubości, spowoduje to powstanie charakterystycznego promieniowania fluorescencyjnego w materiale podłoża. Na drodze do detektora, to promieniowanie będzie tłumione w wyniku absorpcji w badanej warstwie. Grubość warstwy można ustalić w oparciu o to tłumienie.

Zadania

• Skalibruj półprzewodnikowy detektor energii promieniowania.
• Zmierz widmo fluorescencyjne substratu żelaza z różnymi liczbami n kawałków aluminiowej folii o tej samej grubości umieszczonej na nim (w tym n = 0). Zbadaj natężenie fluorescencyjnej linii Fe-K_α.
• Przygotuj wykres, liniowy i półlogarytmiczny, zależności natężenia linii fluorescencyjnej Fe-K_α od liczby kawałków folii aluminiowej umieszczone na podłożu.
• Wyznacz natężenie linii fluorescencyjnej Fe-K_α dla różnej liczby kawałków folii aluminiowej zamocowanych przed wylotem detektora energii.
• Oblicz grubość folii aluminiowej.
• Powtórz zadania od 2 do 4 dla folii miedzianej na podłożu z molibdenu lub cynku.

Tematy powiązane

Promieniowanie hamowania, charakterystyczne promieniowanie rentgenowskie, poziomy energetyczne, wydajność fluorescencyjna, efekt Augera, spójne i niespójne rozpraszanie fotonów, absorpcja promieni rentgenowskich, krawędź absorpcji, efekt matrycy, półprzewodnikowe detektory energii, analizatory wielokanałowe, masowy współczynnik tłumienia, grubość nasycenia