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Merkmale

  • Kontinuierliche Optimierung dank jahrzehntelanger Erfahrung
  • Entwicklung und Herstellung in Berlin
  • Im Vergleich zu einem herkömmlichen Lochblendenkollimator: Verstärkung der XRF-Dichte um das bis zu 10.000-fache
  • Verkürzung der Messzeit durch Konzentration des Anregungsstrahls auf einen kleinen Punkt bei sehr hoher Intensität
  • Kleine Spotgrößen von bis zu < 10 µm* für Messungen auf kleinsten Bauteilen und Mikrostrukturen
  • Spektrale Bandbreite von 1 keV – 50keV
  • Unterschiedliche Typen verfügbar: Monokapillaren mit zylindrischer, elliptischer oder parabolischer Form und eine Vielzahl von Polykapillaren inkl. halo-freie Versionen
  • Inhouse-entwickelte Software WinFTM unterstützt Mapping-Funktionen, spezielle Auswertungen wie den Array-Mode und automatisierte Messungen

* Spotgröße bei Mo-K

Anwendungen

Messung dünner und sehr dünner Beschichtungen sowie Analyse von komplexen Mehrschichtsystemen:

  • Beschichtungen auf Wafern und PCBs
  • Messungen des Ag-Gehalts bei Solder Bumps
  • SMD-Bauteile
  • Steckkontakte
  • Leadframes
  • Mikroskalige Element- und Schichtdicken-Mappings

Die Entwicklung und Herstellung hochpräziser Kapillaroptiken für die Strahlformung von Röntgenstrahlung ist eine unserer technologischen Kernkompetenzen. Dank dieser Komponenten sind die XRF-Geräte von Helmut Fischer in der Lage, auf kleinsten Bauteilen und Mikrostrukturen zu messen. Als einer von nur 2 Herstellern weltweit sorgen wir für Innovation und höchste Messpräzision.

 

Bedeutung von Polykapillaroptiken für die XRF-Analyse

Neben dem Einsatz von hochbrillanten Mikrofokusquellen und effizienten energiedispersiven Detektoren ist die Anwendung von Polykapillaroptiken mitentscheidend für die optimale Messperformance eines XRF-Spektrometers. Eine Polykapillarlinse konzentriert den Anregungsstrahl auf einen kleinen Punkt bei sehr hoher Intensität, welches zu einer deutlichen Verkürzung der Messzeit führt. Moderne Entwicklungen auf dem Gebiet der Nanotechnologie und Mikroelektronik erhöhen den Anspruch in Bezug auf eine immer bessere Ortsauflösung. Lange Zeit wurde die Ortsauflösung im hochenergetischen Bereich des Röntgenstrahls durch den sogenannten Halo-Effekt getrübt. Dieser Effekt führte zu einer deutlichen Verschlechterung der lateralen Auflösung des Messflecks auf der Probenoberfläche und bewirkte somit fehlerhafte Bestimmungen der Zusammensetzung bei der quantitativen Materialanalyse. Dank unserer langjährigen Erfahrung und effektiven Entwicklungsarbeit konnten wir den Halo-Effekt nicht nur reduzieren, sondern auch Polykapillarlinsen herstellen, die halo-frei sind.

Kapillaroptiken als scharfe Röntgensonden

Bei Helmut Fischer profitieren Sie von fast 30-jährigem Know-how in der Entwicklung optimierter Polykapillaren für verschiedenste Anwendungen. Die Optiken basieren auf dem Effekt der äußeren Totalreflexion an der inneren glatten Oberfläche von Glaskapillaren. Der Grenzwinkel der Totalreflexion ist von der Energie des Röntgenstrahls, der Dichte des reflektierenden Materials und der Rauheit der reflektierenden Oberfläche abhängig. Da Glas eine sehr geringe Rauheit aufweist, ist es ein effizienter Werkstoff zur Herstellung von Röntgenkapillaroptiken. Kapillaroptiken unterscheiden sich hinsichtlich der Anzahl der Reflektionen an der Innenoberflächen der Kapillare. Wir haben spezifische Bauformen im Fischer Portfolio: Monokapillaren mit zylindrischer, elliptischer oder parabolischer Form sowie eine Vielzahl von Polykapillaren. Einen Überblick über die verschiedenen röntgenanalytischen Methoden, bei welchen die Kapillaroptiken Einsatz finden, erhalten Sie in der Tabelle:

 

 

Kapillaroptiken für verschiedene röntgenanalytische Anwendungen

Fokussierende Polykapillarlinsen
 
Polykapillarhalblinsen

Polykapillarstrukturen

XRD

XRF

XRD-Parallelisierung

Bildgebung

µ-XRD

µ-XRF

3D-XRF-Fokussierung

Röntgenfarbkamera

Stress

3D-XRF
   

Texture

REM
   

Einkristall

Archäometrie
   

Geologie
     

Photovoltaik
     

Fokus auf Röntgenlichtleiter

Röntgenlichtleiter sind zylindrische Monokapillaren, die den Röntgenstrahl kollimieren und die Divergenz des Ausgangstrahls begrenzen. Im Vergleich zu einer Lochblende, die in der Diffraktometrie ebenfalls als Kollimator verwendet wird, erhöht der Röntgenlichtleiter die Intensität auf der Probe um den Faktor 2 bis 10.

 

Fokus auf elliptisch- oder parabolisch-geformte Monokapillaren

Elliptisch- oder parabolisch-geformte Monokapillaren sind abbildende optische Elemente mit einmaliger Totalreflexion. Die Größe des Brennpunkts einer elliptisch geformten Kapillare wird sowohl durch die Größe und Form der Quelle als auch durch die Herstellungsgenauigkeit der Kapillare bestimmt. Parabolisch geformte Kapillaren fokussieren einen Parallelstrahl auf einen Brennpunkt oder parallelisieren den divergenten Strahl einer Punktquelle. Ein Synchrotronstrahl wird durch diese auf einen sehr kleinen Punkt bis 250 nm fokussiert.

 

Fokus auf Polykapillarlinsen

Polykapillarlinsen sind speziell geformte monolithische Systeme aus einer großen Menge an Glaskapillaren. Polykapillaroptiken werden zur Parallelisierung oder Fokussierung eines divergenten Strahls genutzt. Die Ausgangdivergenz einer kollimierenden Halblinse für Diffraktometrie liegt im Bereich weniger Milliradian, die Transmission erreicht bis zu 60 %. Beide Parameter sind energieabhängig. 

 

Kapillaren sind in folgende Fischer XRF-Analysegeräte integriert

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