全反射X射線熒光光譜儀結(jié)構(gòu)

全反射X射線熒光光譜儀的激發(fā)源主要有高功率的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線管、普通X射線熒光用的X射線管、同步輻射光源，甚至有放射性核素源。探測(cè)器通常用Si(Li)半導(dǎo)體探測(cè)器以及在能量色散x射線熒光光譜儀中的有關(guān)電子學(xué)線路和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

為了對(duì)全反射X射線熒光光譜儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有初步的了解，下圖是全反射X射線熒光光譜儀的結(jié)構(gòu)圖。該X熒光光譜儀的光源采用一種低電壓(～40kv)、大管流(～450mA)、高功率的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極x射線管，用以激發(fā)x射線熒光。選用渦輪分子泵抽真空，X射線管工作時(shí)真空度為10-5pa.

為降低背景，圖中X熒光光譜儀采用雙單色器光學(xué)裝置。對(duì)于11≤Z≤30，用第一塊單色器選擇WLb1特征X射線(9.67kev)。

對(duì)于分析As、W、Pt和Au用第二塊單色器，選取W靶X射線管的連續(xù)譜中能量為13kev的X射線進(jìn)行激發(fā)。

由單色器衍射后出射的單色光以等于或小于臨界角方向射人樣品臺(tái)，裝在樣品室內(nèi)的自動(dòng)樣品臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)樣品高度和人射掠射角，并可對(duì)樣品進(jìn)行分布測(cè)量。用一個(gè)激光束高度測(cè)量計(jì)控制樣品臺(tái)的高度和硅片表面偏斜度并對(duì)人射角進(jìn)行微調(diào)。

入射的單色光從樣品上反射出去，而由樣品表面極薄的表面層產(chǎn)生的X射線熒光，由Si(Li)半導(dǎo)體探測(cè)器檢測(cè)。尋譜、解譜等譜處理方面與能量色散X射線熒光光譜相同。

這類(lèi)儀器主要用于半導(dǎo)體硅片中雜質(zhì)分析、硅片上表面污染分析及表面粗糙程度分析，樣品室可容納直徑為8英寸(20.32cm)的硅片。后有人研制了三重全反射x射線熒光光譜儀。該熒光光譜儀由X射線激發(fā)源、全反射裝置、Si(Li)探測(cè)器、前置和主放大器、多道脈沖高度分析器等信號(hào)處理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)等組成。

由X射線管產(chǎn)生的X射線經(jīng)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直射向反射體1，人射的X射線束中小于全反射臨界角的射線發(fā)生全反射，而大于臨界角的射線則被反射體1折射吸收(高能切割)，由反射體2反射的X射線射向反射體3(樣品反射體)。Si(Li)探測(cè)器位于樣品反射體的上方，呈垂直位置，可記錄由樣品發(fā)射出來(lái)的特征X射線。探測(cè)器的探頭與樣品反射體之間的距離僅為數(shù)毫米，可保證探測(cè)器有較大的立體角接收樣品產(chǎn)生的特征X射線，同時(shí)又能阻止從反射體邊緣來(lái)的多重散射光子進(jìn)人探測(cè)器。探測(cè)器接收光子后將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電脈沖信號(hào)的過(guò)程及數(shù)據(jù)處理等過(guò)程與能量色散X射線熒光光譜一致，這里不再重述。

閃爍計(jì)數(shù)器可以對(duì)人射及全反射X射線束分別進(jìn)行測(cè)量，從而為準(zhǔn)確調(diào)整全反射譜儀提供可靠的信息。

在光路中安置了三個(gè)反射體，反射體1為能量切割反射體，它固定不動(dòng)，只隨整個(gè)裝置相對(duì)于人射X射線作微小偏轉(zhuǎn)導(dǎo)向反射體由三個(gè)差動(dòng)微調(diào)螺旋機(jī)構(gòu)定位樣品反射體由支撐框架定位，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺旋使其準(zhǔn)確定位在光路的預(yù)定位置上。反射體是全反射x射線熒光光譜儀的重要部件之一。用作反射體的材料應(yīng)具備純度高、機(jī)械強(qiáng)度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和易于加工成高平整度的光滑表面等特點(diǎn)。高能切割反射體用經(jīng)特殊處理的高純石英材料，以增大全反射的臨界角，減少調(diào)節(jié)光路的難度。高純石英用作樣品反射體。

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