X射线衍射法测厚度如何用XRD测薄膜厚度?

问题描述:

X射线衍射法测厚度
如何用XRD测薄膜厚度?
1个回答 分类:物理 2014-09-19

问题解答:

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楼主,  X射线衍射法,对样品测试收费要远高于红外光谱的.如果你是单纯想测量薄膜的精确厚度,可以用红外光谱法(IR),精确度可达cm^(-1)量级.在红外光谱范围内,1000cm^(-1)=10μm,1cm^(-1)=0.01μm. 由于入射到膜的内外层表面的反射光达到一定相位差时会引起干涉,通过薄膜两个表面对红外线的透射-反射-反射光与一次透射光形成的干涉条纹.干涉条纹有三四十个波峰-波谷之多,分布在一定的波长范围内;根据测定结果,利用公式计算出薄膜的厚度.该方法操作简便,测定速度快,应用于实际样品的无损测定,结果满意.     如果你仍然要用X射线衍射法测量薄膜的厚度,可以在X射线衍射仪上,使用Cu的Kα的X射线,在样品架上第一次不放样品,测得透射光强(因为没有样品,这个光强实际是入射光强)I0;保持一切实验条件不变,第二次安放薄膜样品在样品架上,测得透射光强是I. 已经证明:X射线透射吸收(衰减)程度(dI)与入射X射线透射强度I和样品物质厚度(dy)成正比,则有微分方程: dI=-μIdy,解之,得: I=I0e^(-μy). I0是样厚y=0时的光强即入射光强.这就是X射线吸收定理.μ称为吸收系数(或衰减系数).X射线透射1cm厚物质的吸收(衰减)系数特称为线吸收(衰减)系数,用μ(l)表示.使用μ(l) 的公式中,y的单位是cm.μ(l)与样品物质的原子序数Z、密度ρ(单位g/cm^3)和X光波长λ有关,使用不方便.线吸收(或衰减)系数μ(l) (单位cm^-1)和质量吸收(或衰减)系数μ(m)(单位cm^2?g^-1)的关系是?μ(m) = μ(l) / ρ,各化学元素在不同X射线下的质量吸收(或衰减)系数有表可查.如铝的在Cu Kα下的质量吸收系数μm=μ(m)=48.6. 已知铜Cu的Kα的X射线的波长λ(CuKα)=1.54187埃,1埃=10^(-10)米(m).到资料中查到或测得薄膜的密度ρ,查到μ(m)或 μ(l),就可以从X射线谱法测定中求得薄膜厚度y.部分元素物质在指定辐射源射线下的质量吸收系数 见附图.
 
 
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