Wie Sie das richtige RFA-Gerät für Ihre Anwendung finden: Die wichtigsten Kriterien für die perfekte Gerätekonfiguration

Der Detektor erfasst die vom Messobjekt emittierte Fluoreszenzstrahlung und bestimmt maßgeblich, welche Messaufgaben mit dem RFA-Gerät durchgeführt werden können.

Ideal für: Vergleichsweise einfache Schichtdickenmessungen im Bereich von etwa 0,1 µm bis 50 µm, abhängig vom Beschichtungssystem.

Ihre Vorteile: Dank großer aktiver Detektorfläche und leicht gewölbtem Fenster kann ein hoher Anteil der Fluoreszenzstrahlung vom Detektor erfasst werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn ein Messabstand zwischen etwa 20 mm und 80 mm erforderlich ist.

Darüber hinaus reagiert ein Proportionalzählrohr weniger empfindlich auf Abweichungen bei der Probenausrichtung, der Einstellung des Messabstands und der Probengeometrie.

Ideal für:Anspruchsvollere Schichtdickenmessungen sowie für die Materialanalyse.

Ihre Vorteile: Bietet eine deutlich höhere Energieauflösung als ein Proportionalzählrohr. Bei sehr kleinen Messflecken kann eine etwas längere Messzeit erforderlich sein.

Ideal für:Dünnste Schichten bis in den Nanometerbereich, komplexe Mehrschichtaufgaben sowie hochpräzise Materialanalysen.

Ihre Vorteile: Bietet die beste Energieauflösung der hier beschriebenen Detektortypen. Der beschriebene Messbereich reicht von Natrium unter Vakuumbedingungen bis Uran. Für Elemente, die nur in geringen Konzentrationen vorhanden sind, sind Nachweisgrenzen im Parts-per-Million-Bereich (ppm) möglich.

Die Röntgenoptik begrenzt den Querschnitt des Primärstrahls und definiert die Messfleckgröße auf der Probe. Grundsätzlich gilt: Für präzise Messungen sollte die Messfläche immer größer als der Messfleck sein. Wenn es die Probengeometrie erlaubt, sollte der Messfleck für eine optimale Präzision möglichst groß gewählt werden. Bei zylindrischen Teilen sollte der Probendurchmesser bspw. etwa das Vierfache des Messfleckdurchmessers sein.

• Erlauben Messfleckgrößen von mehreren Millimetern bis zu ca. 100 µm, abhängig vom Messabstand.
• Beachten Sie: Je kleiner der Kollimator, desto weniger primäre Röntgenstrahlung trifft auf die Probe, wodurch das Fluoreszenzsignal geschwächt wird.

• Erlauben winzige Messflecke bis hinunter zu ca. 10 µm
• Sie bestehen aus hunderten von mikroskopisch feinsten Glaskapillaren, die zu einer definierten Form gezogen und dann gebündelt werden. Polykapillaroptiken können einen großen Teil der Primärstrahlung auf einen winzigen Punkt fokussieren und kommen daher häufig in der Elektronik- und Halbleiterindustrie zum Einsatz zur Messung von filigranen Strukturen.

Die Geometrie Ihrer Proben entscheidet über die optimale Messrichtung:

• Ermöglicht das Messen von Proben mit Höhen bis zu 80 mm sowie Bauteilen mit Vertiefungen.
• Laserpointer unterstützt bei der genauen Positionierung der Probe
• Ein programmierbarer XY-Tisch ermöglicht ein schnelles Verfahren zwischen verschiedenen Messpunkten auf mehreren Proben und zusätzlich eine Halbautomatisierung Ihrer Messungen. 

• Ideal für flache Proben wie Bleche, Münzen, Schmuck oder Edelmetallbarren.
• Messabstände bis zu 35 mm sind dabei problemlos realisierbar.

• RFA-Handgeräte ermöglichen die Messung auf großen, sperrigen Teilen wie Flugzeugträgern, Turbinenschaufeln oder Pipelines

Die Messumgebung beeinflusst, welche Elemente analysiert und welche Nachweisgrenzen erreicht werden können.

Luft ist die einfachste und kostengünstigste Messumgebung und eignet sich für die allermeisten Anwendungen. Allerdings können durch die Luft Streuung und Absorption der Fluoreszenzstrahlung auftreten. Bei den meisten Elementen kann die Luftabsorption vernachlässigt werden.

Bei leichten Elementen (z. B. Aluminium oder Silizium) absorbiert die Umgebungsluft einen Großteil der Signalstrahlung. Eine Heliumspülung oder eine Evakuierung der Messkammer verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis drastisch, senkt die Nachweisgrenzen im Vergleich zur Messung in Luft spürbar und optimiert damit die Messpräzision.

Jede Messaufgabe stellt ganz eigene Anforderungen an die Messtechnik. Welche Kombination aus Detektor, Optik und Messumgebung passt zu Ihren? Die folgende Tabelle bietet Ihnen eine schnelle Orientierung für die Praxis:

Die richtige Konfiguration Ihres Messgeräts sollte immer auf Basis von Probe, Messgeometrie, erforderlicher Messfleckgröße, Beschichtungssystem, Messmodus und erforderlicher Nachweisgrenze ausgewählt werden.

Um Ihr zukünftiges RFA-Gerät optimal auf Ihre Messaufgabe abzustimmen, empfehlen wir Ihnen, vorab folgende Fragen gemeinsam mit unseren FISCHER Experten zu klären:

• Welche Art von Probe soll gemessen werden?
  Berücksichtigen Sie Material, Größe, Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit der Probe.
• Was soll gemessen werden?
  Legen Sie fest, ob eine Schichtdickenmessung, eine Elementanalyse oder beides erforderlich ist.
• Welcher Schichtdickenbereich wird benötigt?
  Der erforderliche Schichtdickenbereich beeinflusst die Auswahl des Detektors und die Konfiguration des RFA-Geräts.
• Wie groß muss der Messfleck sein?
  Kleine oder komplexe Messbereiche können eine Mikrofokus-Röntgenröhre, Kollimatoren oder Polykapillaroptiken erfordern.
• Welche Elemente müssen nachgewiesen werden?
  Der Elementbereich und die erforderliche Nachweisgrenze beeinflussen die Anregungsbedingungen und die Messumgebung.
• Wird eine bestimmte Messrichtung benötigt?
  Die Messung von oben nach unten, von unten nach oben oder auch flexibel eignen sich für unterschiedliche Probengeometrien.
• Ist Luft als Messumgebung ausreichend?
  Bei leichten Elementen kann eine Heliumspülung oder ein Vakuum die Messleistung verbessern.