X線めっき層厚測定器は蛍光励起と信号分析を通じて非接触式厚さ測定を実現し、その核心原理は蛍光励起、信号捕捉、元素分離と厚さ計算の4つの重要な一環に分けることができる:
けいこうれいき
計器はマイクロX線管(例えばタングステンターゲットやモリブデンターゲット)を搭載し、エネルギー調整可能な高エネルギーX線ビームを放射する。光線がめっき層を貫通すると、原子内層電子(例えばK層)が破壊されて正孔が形成され、外層電子(例えばL層)の遷移が埋め込まれると特徴的なX線蛍光が放出される。例えば、ニッケルめっき層は励起下で8.26 keVの特徴的な蛍光を放出し、そのエネルギーは原子番号に厳格に対応し、元素識別の「指紋」となる。
シグナルキャプチャ
めっき層と下地元素は異なるが、両者の蛍光エネルギーには違いがある。装置は高分解能シリコンドリフト検出器(SDD)によって2種類の蛍光信号を同時に捕捉する。銅基板(Cu)上の金めっき層(Au)の測定を例に、金蛍光(68.8 keV)と銅蛍光(8.05 keV)はエネルギースペクトルに独立したピークビットを形成し、マルチチャネルアナライザ(MCA)により信号分離を実現した。めっき層が合金(例えばスズ鉛合金)である場合、混合蛍光信号をデコンボリューション処理する必要がある。
あつさけいさん
標準曲線法:異なる厚さの標準サンプルの蛍光強度を事前に測定し、厚さ−強度データベースを構築する。例えば、ある計器の0.1-10μmニッケルめっき層の測定は、20組の標準サンプルを通じて二次多項式曲線をフィッティングし、誤差は±0.05μm内に制御した。
薄膜FP法(基本パラメータ法):X線と物質の相互作用の量子理論に基づいて、めっき層密度、下地吸収係数などのパラメータを入力し、反復アルゴリズムを通じて直接厚さを計算する。この方法は標準サンプルを必要とせず、Au/Ni/Cu三めっき層などの多層めっき層の同期分析に適している。