【摘要】 X射线荧光光谱分析仪由于设备相对简单、可以在大气中工作、灵敏度高等优点而被广泛地应用于材料的成分分析中。

X射线荧光光谱分析仪由于设备相对简单、可以在大气中工作、灵敏度高等优点而被广泛地应用于材料的成分分析中。但是由于X射线入射深度较大，因而当薄膜厚度在微米级以下时，常规X射线技术在测定薄膜结构和成分信息时没有优势，如：实验室用Cu靶X射线的波长约为0.15nm，其在固体中的穿透厚度一般在100-10000um之间，然而一般薄膜厚度通常在10-100nm。这时X射线穿透深度远大于样品薄膜厚度，因此常规的X射线荧光法衬底的干扰很大，很难实现对纳米级薄膜进行成分分析。此时，如果我们可以控制X射线的入射角度，使得X射线在样品表面发生全反射，使得X射线掠入射样品的薄膜表面，这样在很大程度上避免了衬底信息的干扰。由于X射线的波长很短，加上空气与一般固体样品的折射率差很小，发生全反射的角度很小（0.1-0.3度），因此，对X射线入射角的精确控制非常重要。

另一方面，光学干涉法在薄膜厚度测试中取得了很大的成功。结合先进的计算机拟合技术，目前基于紫外-可见-近红外干涉技术的薄膜厚度测试仪的检测极限已经达到10nm左右，但是，随着器件尺寸的不断缩小，MOS器件中的氧化层厚度已经不到10nm。在此情况下，基于紫外-可见-近红波段的干涉法已经无法使用，必须使用波长很短的X射线的干涉技术来测量薄膜的厚度。但是由于实验室常用的X射线的波长很短，产生干涉的角度很小（0-5度），这也要求对X射线的入射角和出射角进行精确的控制。

 

[1]刘永强. 小角度XRD的实现及应用[D].杭州电子科技大学,2014.

[2]梁晓勇.无标样X射线荧光光谱仪定量分析研究[D].杭州电子科技大学，2011.

 

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