RU2390764C2 - Рентгеновский флуоресцентный спектрометр - Google Patents

Рентгеновский флуоресцентный спектрометр Download PDF

Info

Publication number
RU2390764C2
RU2390764C2 RU2006132986/28A RU2006132986A RU2390764C2 RU 2390764 C2 RU2390764 C2 RU 2390764C2 RU 2006132986/28 A RU2006132986/28 A RU 2006132986/28A RU 2006132986 A RU2006132986 A RU 2006132986A RU 2390764 C2 RU2390764 C2 RU 2390764C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
angle
mass
depth
measurement
Prior art date
Application number
RU2006132986/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006132986A (ru
Inventor
Йосиюки КАТАОКА (JP)
Йосиюки КАТАОКА
Эйити ФУРУСАВА (JP)
Эйити ФУРУСАВА
Хисаюки КОХНО (JP)
Хисаюки КОХНО
Original Assignee
Ригаку Корпорейшн
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ригаку Корпорейшн filed Critical Ригаку Корпорейшн
Publication of RU2006132986A publication Critical patent/RU2006132986A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2390764C2 publication Critical patent/RU2390764C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/07—Investigating materials by wave or particle radiation secondary emission
    • G01N2223/076—X-ray fluorescence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Предложенное изобретение относится к рентгеновским флуоресцентным спектрометрам, предназначенным для анализа массы покрытия для отожженной оцинкованной стали и определения его состава. Данное изобретение позволяет повысить точность определения массы и состава покрытия, которое негомогенно в направлении его глубины. Предложенный рентгеновский флуоресцентный спектрометр включает в себя источник рентгеновских лучей для облучения упомянутого образца первичными рентгеновскими лучами под предварительно определенным углом падения, детекторное устройство для измерения интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых из упомянутого образца под предварительно определенным углом детектирования, причем упомянутый источник рентгеновских лучей и детекторное устройство установлены так, что каждая интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей измеряется с помощью двух комбинаций угла падения и угла детектирования, в которых углы падения и/или углы детектирования отличаются друг от друга, и угол падения и угол детектирования в каждой из комбинаций заданы так, что применительно к глубине измерения, которая выражается массой покрытия, при которой интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей принимает значение, равное 99% верхнего предела интенсивности, при увеличении массы покрытия, присущей целевому покрытию, подлежащему измерению, соответствующие глубины измерения, выраженные массой покрытия, в обеих комбинациях имеют значение, большее, чем масса покрытия, присущая покрытию. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

Description

Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к рентгеновскому флуоресцентному спектрометру, предназначенному для анализа массы покрытия и состава покрытия отожженной оцинкованной тонколистовой стали (galvanneal sheet steel).
Предшествующий уровень техники
К настоящему времени в данной области техники хорошо известен метод анализа массы покрытия и состава покрытия отожженной оцинкованной тонколистовой стали посредством рентгеновского флуоресцентного анализа (см., например, публикации №58-223047, №55-24680, №60-236052, №2-257045 и №4-232448 выложенных патентов Японии). В соответствии с этими известными методами, основанными на обсуждаемой ниже идее, измеряют интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей, пользуясь двумя комбинациями угла падения первичных рентгеновских лучей и угла детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей, причем в этих комбинациях углы падения и/или углы детектирования отличаются друг от друга.
В целом с увеличением массы покрытия целевой пленки, которую надлежит измерить, интенсивность получаемых флуоресцентных рентгеновских лучей тоже увеличивается, но существует верхний предел, который называют интенсивностью при бесконечной толщине. Что касается целевой пленки, на которой нужно провести измерение и которая имеет определенный состав, то в измерительной системе, включающей в себя источник рентгеновских лучей, первичные рентгеновские лучи из которого имеют предварительно заданное распределение длин волн, и детекторное устройство для детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей предварительно заданной длины волны, после того как угол падения первичных рентгеновских лучей и угол детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей зафиксированы, оказывается фиксированной и глубина, до которой может проводить измерение целевой пленки такая измерительная система. Эта глубина измерения характеризуется массой покрытия, при которой интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей принимает значение, равное 99% вышеупомянутого верхнего предела, то есть интенсивности при бесконечной толщине.
Ввиду вышеизложенного путем использования двух измерительных систем, глубины измерения которых отличаются друг от друга, анализируют массу покрытия и состав покрытия, получая разную информацию (разные интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей) с разных глубин покрытия, но в соответствии с обычными методами задают угол падения первичных рентгеновских лучей и угол детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей таким образом, что применительно к измерительной системе, позволяющей достичь глубины измерения, которая невелика, эта глубина измерения может оказаться меньше, чем масса покрытия, присущая покрытию, вследствие чего состав покрытия определяют, получая информацию с тонколистовой стали, играющей роль подложки, основанную только на интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей, полученной с помощью измерительной системы, позволяющей достичь глубины измерения, которая невелика.
Вместе с тем, поскольку интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей, полученная измерительной системой, мала, так как место, из которого испускаются флуоресцентные рентгеновские лучи, находится глубоко, то есть поскольку чувствительность измерения измерительной системы оказывается низкой с увеличением глубины целевой точки, измерительная система, глубина измерения которой невелика, в соответствии с известным уровнем техники страдает недостатком чувствительности измерения на тонколистовой стали, играющей роль подложки, и в заглубленном относительно поверхности месте в покрытии, поэтому между чувствительностью измерения в неглубоко (рядом с поверхностью) расположенном месте покрытия и чувствительностью измерения в глубоко (рядом с тонколистовой сталью, играющей роль подложки) расположенном месте покрытия существует большая разница. Таким образом, поскольку в соответствии с обычными методами состав покрытия определяют едва ли не исключительно на основании интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых из неглубокой области покрытия, точный анализ возможен, например, в случае отожженной оцинкованной тонколистовой стали с образованием сплава Zn-Fe, имеющей покрытие из этого сплава, состав которого гомогенен в направлении его глубины, но достаточно точный анализ оказывается невозможным в случае отожженной оцинкованной тонколистовой стали, имеющей покрытие, состав которого негомогенен в направлении его глубины.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение сделано ввиду проблем, присущих традиционным методам, и имеет своей целью разработку рентгеновского флуоресцентного спектрометра, выполненного с возможностью проведения достаточно точного анализа массы покрытия и состава покрытия на отожженной оцинкованной тонколистовой стали, причем состав упомянутого покрытия негомогенен в направлении его глубины.
Чтобы решить вышеуказанную задачу настоящего изобретения, предложен рентгеновский флуоресцентный спектрометр, предназначенный для анализа массы покрытия и среднего по глубине состава покрытия, при этом оцинкованная отожженная сталь, имеющая покрытие, состав которого негомогенен по глубине, используется в качестве образца, а спектрометр включает в себя источник рентгеновских лучей для облучения упомянутого образца первичными рентгеновскими лучами под предварительно определенным углом падения и детекторное устройство для измерения интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых из упомянутого образца под предварительно определенным углом детектирования. И каждая интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей измеряется с помощью двух комбинаций угла падения и угла детектирования, в которых углы падения и/или углы детектирования отличаются друг от друга, а угол падения и угол детектирования в каждой из комбинаций заданы так, что применительно к глубине измерения, которая отображается массой покрытия, при которой интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей принимает значение, равное 99% верхнего предела, получается следующее: когда масса покрытия, присущая целевому покрытию, подлежащему измерению, увеличивается, соответствующие глубины измерения в обеих комбинациях могут иметь значение, большее, чем масса покрытия, присущая покрытию.
В соответствии с настоящим изобретением в каждой из двух комбинаций угла падения первичных рентгеновских лучей и угла детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей, в которых углы падения и/или углы детектирования отличаются друг от друга, то есть в каждой из измерительных систем, угол падения и угол детектирования заданы так, что значения глубины измерения больше, чем масса покрытия, присущая покрытию. Поэтому даже в случае измерительной системы, глубина измерения которой невелика, детектируются флуоресцентные рентгеновские лучи, испускаемые из неглубокой области покрытия, а разность между чувствительностью измерения в неглубоко расположенном месте покрытия и чувствительностью измерения в глубоко расположенном месте покрытия оказывается малой по сравнению с той, которая соответствует известному уровню техники. Поэтому массу и состав покрытия, которое имеет негомогенный по глубине состав и находится на отожженной оцинкованной тонколистовой стали, можно анализировать с достаточной точностью.
В настоящем изобретении глубина измерения в одной из двух комбинаций предпочтительно имеет значение, равное массе покрытия, присущей покрытию, или в 1,5 раза большее, а глубина измерения в другой из двух комбинаций предпочтительно имеет значение, равное глубине измерения в упомянутой одной из двух комбинаций, или более чем вдвое большее.
Кроме того, в настоящем изобретении отожженную оцинкованную тонколистовую сталь, имеющую одну или более покровных пленок на покрытии (galvanneal coating - покрытии, полученном отжигом оцинкованной стали), можно использовать в качестве образца, и можно предусмотреть детекторное устройство для измерения интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых из элемента, содержащегося в покровных пленках, вследствие чего массу покрытия и/или состав покровной пленки можно анализировать одновременно с массой покрытия и составом, усредненным в направлении глубины покрытия.
Краткое описание чертежей
В любом случае настоящее изобретение станет более понятным после изучения нижеследующего описания предпочтительных вариантов его осуществления, рассматриваемых в связи с прилагаемыми чертежами. Вместе с тем, варианты осуществления и чертежи приводятся лишь с целью иллюстрации и пояснения, так что их ни в коем случае не следует считать ограничивающими объем притязаний настоящего изобретения, определяемый прилагаемой формулой изобретения. В связи с прилагаемыми чертежами отметим, что одинаковые позиции используются для обозначения одинаковых деталей на нескольких видах, при этом:
на фиг.1 представлена условная схема, иллюстрирующая рентгеновский флуоресцентный спектрометр, соответствующий предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг.2А представлена структурная диаграмма, иллюстрирующая особенности отожженной оцинкованной тонколистовой стали;
на фиг.2В представлена концептуальная диаграмма, иллюстрирующая то, как изменяется чувствительность измерения с изменением глубины покрытия.
Подробное описание вариантов осуществления
Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи будет приведено описание рентгеновского флуоресцентного спектрометра, соответствующего предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, этот спектрометр является рентгеновским флуоресцентным спектрометром, работающим когда отожженная оцинкованная тонколистовая сталь 1, включающая в себя тонколистовую сталь 2, играющую роль подложки, и покрытие 3, лежащее на тонколистовой стали 2, играющей роль подложки, и имеющее негомогенный состав в направлении его глубины, используется в качестве образца на столике 5 для образцов с целью анализа массы покрытия и усредненного по глубине состава покрытия 3, при этом спектрометр включает в себя источник 7 рентгеновских лучей, например, такой как рентгеновская трубка родиевой мишени, для облучения образца 1 первичными рентгеновскими лучами 6 под предварительно определенным углом ϕ падения, составляющим, например, 90° в иллюстрируемом варианте осуществления, детекторные устройства 9 для измерения интенсивностей флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых из образца под предварительно определенными углами α и β детектирования, и вычислительное устройство 12, например, такое как компьютер, для приема соответствующих выходных сигналов из детекторных устройств 9 с целью вычисления массы покрытия и состава покрытия 3.
Каждое из детекторных устройств 9, предназначенных для детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей 8 соответствующей предварительно определенной длины волны, включает в себя спектроскопическое устройство 10, детектор 11 и амплитудный анализатор импульсов (не показан), и эти устройства образуют измерительную систему 13 вместе с источником 7 рентгеновских лучей в форме вышеописанной рентгеновской трубки родиевой мишени, в котором первичные рентгеновские лучи 6 имеют предварительно определенное распределение длин волн. Следует отметить, что спектроскопическое устройство 10 и детектор 11 установлены на каждом измерительном устройстве, называемом фиксированным каналом.
Методом, аналогичным рассмотренному выше методу анализа состава и массы покрытия, присущих покрытию 3, в настоящем изобретении измеряют каждую интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей для анализа состава и массы покрытия, присущих покрытию 3, с использованием двух комбинаций угла падения первичных рентгеновских лучей и угла детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей, при этом комбинации углов падения и/или углов детектирования отличаются друг от друга, а для удовлетворения этих требований при анализе состава и массы покрытия, присущих покрытию 3, в спектрометре, соответствующем иллюстрируемому варианту осуществления, применяются четыре измерительных системы 13А, 13В, 13С и 13D, и при этом все системы совместно используют источник 7 рентгеновского излучения и заданное значение (90°) угла ϕ падения первичных рентгеновских лучей.
В измерительной системе 13А, в которой глубина измерения применительно к Fe невелика, задают угол α1 детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей 8А, а в измерительной системе 13В, в которой глубина измерения применительно к Fe больше, задают угол α2 детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей 8В. Точно так же в измерительной системе 13С, в которой глубина измерения применительно к Zn невелика, задают угол β1 детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей 8С, а в измерительной системе 13В, в которой глубина измерения применительно к Zn больше, задают угол β2 детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей 8D. Зависимость от типа линии флуоресцентных рентгеновских лучей 8, подвергаемых измерению, и количественных значений углов α и β детектирования будет описана ниже. Следует отметить, что в настоящем изобретении для каждого элемента, подлежащего измерению, при обеспечении таких двух комбинаций угла падения первичных рентгеновских лучей и угла детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей, в котором углы падения и углы детектирования отличаются друг от друга, то есть при обеспечении двух измерительных систем, углы падения и углы детектирования могут отличаться друг от друга, либо могут быть разными одни из углов падения и углов детектирования.
Поскольку для того чтобы обеспечить возможность использования отожженной оцинкованной листовой стали, имеющей покрытие 3, на котором сформирована покровная пленка 4, являющаяся результатом хромирования, также в качестве образца 1, в спектрометре, соответствующем настоящему изобретению, предусмотрены детекторные устройства 9Е и 9F для измерения соответствующих интенсивностей рентгеновских лучей 8Е и 8F, испускаемых из хрома, содержащегося в покровной пленке, вследствие чего возникает возможностью анализа массы покрытия и состава покровной пленки 4 одновременно с массой покрытия и усредненного по глубине состава покрытия 3. Что касается покровной пленки 4, то можно дополнительно предусмотреть возможность нанесения ее фосфатированием.
Детекторное устройство 9Е для анализа массы покрытия покровной пленки 4 тоже включает в себя спектроскопическое устройство 10Е, детектор 11Е и амплитудный анализатор импульсов (не показан), вследствие чего оказывается возможным детектирование флуоресцентных рентгеновских лучей 8Е, и эти устройства образуют измерительную систему 13Е вместе с источником 7 рентгеновских лучей в форме вышеописанной рентгеновской трубки родиевой мишени, в котором первичные рентгеновские лучи 6 имеют предварительно определенное распределение длин волн. Следует отметить, что хотя в этом спектрометре анализируется только осажденная масса покрытия покровной пленки, а ее состав известен, если все же понадобится проанализировать количественный и химический состав покровной пленки, состоящей из двух элементов, то потребуются две измерительных системы, чтобы можно было детектировать флуоресцентные рентгеновские лучи соответствующие предварительно определенным длинам волн. В таком случае можно установить на два комплекта спектроскопических устройств и детекторов на измерительных устройствах, называемых фиксированными каналами, каждый для одного комплекта, или можно установить один комплект из спектроскопического устройства и детектора на каждом гониометре сканирующего типа таким образом, что они могут оказаться связанными друг с другом при приведении в движение. Кроме того, если потребуется анализ многослойной покровной пленки, то придется увеличить количество измерительных систем в соответствии с количеством элементов, подлежащих анализу.
В отношении анализа массы покрытия и состава покрытия 3 отметим, что теперь будут подробно рассмотрены тип линии флуоресцентных рентгеновских лучей 8, подвергаемых измерению, и количественные значения углов α и β детектирования. Как показано на фиг.2А, отожженная оцинкованная листовая сталь 1, которая является образцом, имеет покрытие 3, расположенное на листовой стали 2, играющей роль подложки, имеющее состав, гомогенный в направлении его глубины. Покрытие 3 делится на три фазы - Г-фазу 3а, δ1-фазу 3b и ζ-фазу 3с, перечисленные снизу вверх, причем каждая фаза имеет отличающийся состав. Применительно к рентгеновским лучам, испускаемым из покрытия 3, отметим, что чувствительность в пересчете на единичную массу элемента, подлежащего измерению в связи с направлением глубины покрытия 3, убывает по экспоненциальному закону с увеличением глубины.
Концептуальная диаграмма, иллюстрирующая это состояние, представлена на фиг.2В, где кривая (1) отображает связь между глубиной и чувствительностью измерения, когда глубина измерения является такой же, как масса покрытия, присущая покрытию, а кривая (2) отображает связь между глубиной и чувствительностью измерения, когда глубина измерения больше массы покрытия, присущей покрытию. Следует отметить, что когда элементом, подлежащим измерению, является Zn, то даже в случае кривой (2) не происходит детектирование рентгеновских лучей, испускаемых Zn и идущих от листовой стали 2, играющей роль подложки, так как та не содержит Zn.
В случае кривой (1) чувствительность измерения применительно к испускаемым флуоресцентным рентгеновским лучам в пересчете на единичную массу Г-фазы 3а гораздо ниже, чем соответствующие чувствительности измерения применительно к флуоресцентным рентгеновским лучам в пересчете на единичные массы δ1-фазы 3b и ζ-фазы 3с. В отличие от этого в случае кривой (2) чувствительность измерения Г-фазы 3а все еще ниже, чем соответствующие чувствительности измерения δ1-фазы 3b и ζ-фазы 3с, но разница между этими чувствительностями измерения не так велика, как разница в случае кривой (1). Иными словами, во избежание определения состава покрытия 3 едва ли не исключительно на основании интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей из δ1-фазы 3b и ζ-фазы 3с, которые залегают неглубоко в покрытии 3, состав которого негомогенен в направлении его глубины, предпочтительна большая глубина измерения.
Ввиду этого в настоящем изобретении для каждого элемента, подлежащего измерению, определяют угол падения и угол детектирования так, что получаются две комбинации угла падения первичных рентгеновских лучей и угла детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей, в которых, по меньшей мере, одни из углов падения и углов детектирования отличаются друг от друга, то есть так, чтобы в двух измерительных системах значения глубины измерения становились больше, чем масса покрытия, присущая покрытию, и чтобы в связи с этим глубина измерения становилась больше, чем масса покрытия, присущая покрытию, даже в измерительной системе, имеющей глубину измерения, которая невелика.
Как показано на фиг.1, спектрометр, соответствующий этому варианту осуществления, снабжен четырьмя измерительными системами 13А, 13В, 13С и 13D для анализа состава покрытия и массы покрытия 3, и при этом все системы совместно используют источник 7 рентгеновского излучения и заданное значение (90°) угла ϕ падения первичных рентгеновских лучей, а проблемой является задание угла α1 детектирования в измерительной системе 13А при небольшой глубине измерения для Fe, задание угла α2 детектирования в измерительной системе 13В при большой глубине измерения для Fe, задание угла β1 детектирования в измерительной системе 13С при небольшой глубине измерения для Zn и задание угла β2 детектирования в измерительной системе 13D при большой глубине измерения для Zn.
С учетом вышеизложенного теоретически вычисляют интенсивности измерения в нижеследующих условиях и заносят погрешности анализа в таблицу 1 и таблицу 2 для оценки. В качестве исходных условий таблиц 1 и 2 выбраны следующие: масса покрытия, присущая покрытию, составляет 46,8 г/м2, а содержание Fe в покрытии составляет 11,4%; масса покрытия, приходящаяся на Г-фазу, составляет 7,4 г/м2, а содержание Fe в Г-фазе составляет 24%; масса покрытия, приходящаяся на δ1-фазу, составляет 37,7 г/м2, а содержание Fe в δ1-фазе составляет 9,2%; масса покрытия, приходящаяся на и ζ-фазу, составляет 1,7 г/м2, а содержание Fe в ζ-фазе составляет 5,8%; α2=β2=40°; α1, β1=5, 10, 20°; линия измерения Fe: Fe - Kα; линия измерения Zn (измерительная система 13D, имеющая большую глубину измерения): Zn - Kβ; линия измерения Zn (измерительная система 13C, имеющая небольшую глубину измерения): Zn - Kα.
Следует отметить, что при осуществлении способа фундаментальных параметров (FP (ФП)), предусматривающего определение массы и состава покрытия на основании интенсивностей измерений, используются нижеследующие отношения IH и IL интенсивностей. Здесь запись «Zn - Kβ(H)» отображает интенсивность Zn - Kβ на «глубокой» стороне глубины измерения, то есть в измерительной системе на стороне большого угла (БОЛЬШ), а запись «Zn - Kα(L)» отображает интенсивность Zn - Kα на «неглубокой» стороне глубины измерения, то есть в измерительной системе на стороне малого угла (МАЛ).
IH=IZn-Kβ(H)/IFe-Kα(H);
IH=IZn-Kα(L)/IFe-Kα(L).
При условиях согласно таблице 1: масса покрытия, приходящаяся на Г-фазу, составляет 7,4 г/м2 (стандартная величина), а содержание Fe в Г-фазе составляет 24,0% (стандартная величина); масса покрытия, приходящаяся на δ1-фазу, составляет 39,4 г/м2 (это больше стандартной величины на величину, соответствующую вычитаемому количеству ζ-фазы), а содержание Fe в δ1-фазе составляет 9,05%; масса покрытия, приходящаяся на ζ-фазу, составляет 0 г/м2. При условиях согласно таблице 2: масса покрытия, приходящаяся на Г-фазу, составляет 3,7 г/м2 (половина стандартной величины), а содержание Fe в Г-фазе составляет 24,0% (стандартная величина); масса покрытия, приходящаяся на δ1-фазу, составляет 41,4 г/м2 (это больше стандартной величины на величину, соответствующую вычитаемому количеству Г-фазы), а содержание Fe в δ1-фазе составляет 10,5%; масса покрытия, приходящаяся на и ζ-фазу, составляет 1,7 г/м2 (стандартная величина), а содержание Fe в ζ-фазе, составляет 5,8% (стандартная величина).
Таблица 1
Случай, когда масса покрытия, приходящаяся на ζ-фазу, составляет 0 г/м2 (и когда масса всего покрытия составляет 46,8 г/м2, а содержание Fe в нем составляет 11,4%)
Угол детектирования на стороне малого угла Погрешность (г/м2) массы Zn-Fe-покрытия Погрешность (%) содержания Fe
5° 0,67 0,62
10° 0,31 0,33
20° 0,16 0,22
(Масса покрытия, приходящаяся на δ1-фазу, возрастает на величину, соответствующую вычитаемой массе покрытия, приходящейся на ζ-фазу.)
Таблица 2
Случай, когда масса покрытия, приходящаяся на Г-фазу, составляет половину стандартной величины (и когда масса всего покрытия составляет 46,8 г/м2, а содержание Fe в нем составляет 11,4%)
Угол детектирования на стороне малого угла Погрешность (г/м2) массы Zn-Fe-покрытия Погрешность (%) содержания Fe
5° 0,88 1,28
10° 0,79 1,21
20° 0,65 1,09
(Масса покрытия, приходящаяся на δ1-фазу, возрастает на величину, соответствующую вычитаемой массе покрытия, приходящейся на Г-фазу.)
В связи с отношением соответствующих количеств осадков Г-, δ1- и ζ-фаз в любой из таблиц 1 и 2 будет легко заметить, что погрешность анализа становится меньше с увеличением соответствующего угла α1 и β1 детектирования с 5° до 10° и 20° в измерительной системе, позволяющей достичь глубины измерения, которая невелика, то есть в измерительной системе 13А или 13С на стороне малого угла.
В связи с Zn нужно отметить, что Zn - Kβ выбирали в качестве линии измерения вместо Zn - Kα в случае глубины измерения, которая велика, то есть в измерительной системе 13D на стороне большого угла, чтобы дополнительно увеличить глубину измерения. Кроме того, упомянутые отношения IH и IL интенсивностей применены ввиду наличия эффекта, в соответствии с которым разница в глубине измерения на сторонах большого и малого углов существенно увеличивается, когда поверхность образца перемещают вверх и вниз, а расстояние до измерительной системы изменяется во время непрерывного измерения; упомянутые отношения позволяют уменьшить влияние этого эффекта. Однако за исключением тех случаев, когда желательно применение отношений IH и IL интенсивностей, вместо них можно применять интенсивности IZn-Kβ(H) и IZn-Kα(L), вследствие чего появляется возможность определения массы покрытия и его состава способом фундаментальных параметров.
Далее глубина измерения будет рассмотрена в связи с такими линиями измерения, как Zn - Kβ на и Zn - Kα. В предположении, что состав покрытия (в котором содержание Fe составляет 11,0%) является однородным в направлении глубины и имеются углы детектирования β2=40° и β1=5°, 10° и 20° на сторонах большого и малого углов, вычисляют каждую теоретическую интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых из покрытия, чтобы определить глубину измерения, значения которой сведены в таблицы 3 и 4.
Таблица 3
Глубина измерения (г/м2) на стороне большого угла
Угол испускания на стороне большого угла Zn - Kβ
40° 325
Таблица 4
Глубина измерения (г/м2) на стороне малого угла
Угол испускания на стороне малого угла Zn - Kα
5° 50
10° 80
20° 159
Как описано выше, в этом спектрометре угол детектирования задают так, что даже глубина измерения, которая невелика, т.е. глубина измерения с помощью измерительной системы на стороне малого угла, оказывается больше, чем масса покрытия, присущая покрытию. Поскольку масса покрытия, присущая регулярному отожженному оцинкованному покрытию, находится в диапазоне 30-90 г/м2, угол 40° на стороне большого угла, приведенный в таблице 3, не создает проблем, и лишь угол 20° на стороне малого угла, приведенный в таблице 4 и удовлетворивший этому условию, приводит к глубине измерения, которая, по меньшей мере, в 1,7 раза (159:90≈1,77) больше массы покрытия, присущей покрытию.
С другой стороны, если угол детектирования на стороне большого угла и угол детектирования на стороне малого угла исключительно близки друг к другу, то разница в характеристике поглощения между этими двумя измерительными системами слишком мала, и аналитическое значение претерпевает значительное изменение при незначительном изменении интенсивности, что приводит к погрешности анализа, которая отображает неудовлетворительную точность измерения в процессе реального измерения. Ввиду этого предпочтительно иметь большую разницу между углом детектирования на стороне большого угла и углом детектирования на стороне малого угла. Глубина измерения при угле 40° на стороне большого угла, представленного в таблице 3, вдвое больше глубины измерения при угле 20° на стороне малого угла, представленного в таблице 4 (325:159≈2,04). При этой комбинации углов детектирования можно получить нижеследующую достаточно высокую точность измерения. Точность измерения составляет 0,05 г/м2, когда масса покрытия (масса Zn-Fe-покрытия) составляет 50 г/м2. Точность измерения составляет 0,03%, когда содержание Fe в составе покрытия составляет 11,0%.
В отношении линии измерения Fe - Kα, поскольку Fe - Kα, генерируемое также подложкой из листовой стали, измеряется, глубину измерения нельзя определить так же, как при вышеописанном измерении для Zn - Kβ и Zn - Kα, но поскольку глубина измерения аналогична той, которая имеет место для Zn - Kα при том же угле детектирования, проблем не должно быть даже в случае, если угол детектирования задают имеющим такое же значение, как в измерительной системе для Zn.
Суммируя вышеизложенное, отметим, что в настоящем изобретении для каждого из элементов, подлежащих измерению, в двух комбинациях угла падения первичных рентгеновских лучей и угла детектирования флуоресцентных рентгеновских лучей, в которых, по меньшей мере, одни из углов падения и углов детектирования отличаются друг от друга, то есть в двух измерительных системах, глубина измерения в одной из них предпочтительно равна массе покрытия, присущей покрытию, или в 1,5 раза больше, а глубина измерения в другой из них предпочтительно равна глубине измерения в упомянутой одной из них, или более чем вдвое больше. При наличии спектрометра, соответствующего проиллюстрированному варианту осуществления, применительно к измерению элемента Zn, например, в двух измерительных системах 13С и 13D, показанных на фиг.1, можно отметить, что глубина измерения в измерительной системе 13С имеет значение, по меньшей мере, в 1,7 раза превышающее массу покрытия, присущую покрытию 3, а глубина измерения в измерительной системе 13D имеет значение, по меньшей мере, вдвое превышающее глубину измерения в измерительной системе 13С.
Как описано выше, в спектрометре, соответствующем проиллюстрированному варианту осуществления, отожженную оцинкованную листовую сталь, на которую нанесено покрытие 3, и которая имеет покровную пленку 4, полученную хромированием, используют в качестве образца 1, а с целью анализа массы покрытия, присущей покровной пленке 4, применяют одно детектирующее устройство 9Е, образующее вместе с источником 7 рентгеновских лучей соответствующую измерительную систему 13Е для измерения интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей 8Е, испускаемых от элемента, содержащегося в покровной пленке, т.е. от Cr.
Что касается угла γ1 детектирования в этой измерительной системе 13Е, то поскольку покровная пленка 4, сформированная на покрытии 3, является тонкой по сравнению с покрытием 3, а элементом, подлежащим измерению, не является Fe и Zn, то угол γ1 детектирования менее ограничен, вследствие чего оказывается достаточным стандартный угол детектирования (от 20° до 45°). Поскольку поглощение линий K для Fe и Zn при испускании из покрытия 3 в общем случае не является сильным, возникает возможность анализа массы покрытия, присущей покровной пленке 4, одновременно с массой покрытия и усредненным по глубине составом покрытия 3.

Claims (3)

1. Рентгеновский флуоресцентный спектрометр для анализа массы покрытия и среднего состава по глубине покрытия, состав которого негомогенен по глубине, для отожженной оцинкованной тонколистовой стали, используемой в качестве образца, включающий источник рентгеновских лучей для облучения упомянутого образца первичными рентгеновскими лучами под предварительно определенным углом падения, детекторное устройство для измерения интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых из упомянутого образца под предварительно определенным углом детектирования, причем упомянутый источник рентгеновских лучей и детекторное устройство установлены так, что каждая интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей измеряется с помощью двух комбинаций угла падения и угла детектирования, в которых углы падения и/или углы детектирования отличаются друг от друга, и угол падения и угол детектирования в каждой из комбинаций заданы так, что применительно к глубине измерения, которая выражается массой покрытия, при которой интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей принимает значение, равное 99% верхнего предела интенсивности, при увеличении массы покрытия, присущей целевому покрытию, подлежащему измерению, соответствующие глубины измерения, выраженные массой покрытия, в обеих комбинациях имеют значение большее, чем масса покрытия, присущая покрытию, и рентгеновский флуоресцентный спектрометр выполнен с возможностью анализа массы покрытия и среднего состава по глубине исследуемого покрытия.
2. Рентгеновский флуоресцентный спектрометр по п.1, в котором глубина измерения, выраженная массой покрытия, в одной из двух комбинаций имеет значение, не менее чем в 1,5 раза больше, чем масса покрытия, присущая покрытию, а глубина измерения в другой из двух комбинаций предпочтительно имеет значение, не менее чем вдвое большее глубины измерения в упомянутой одной из двух комбинаций.
3. Рентгеновский флуоресцентный спектрометр по п.1, который при использовании в качестве образца отожженной оцинкованной тонколистовой стали, имеющей одну или множество покровных пленок на покрытии, дополнительно содержит детекторное устройство для измерения интенсивности флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых от элемента, содержащегося в покровных пленках, и при этом масса покрытия и/или состав покровной пленки анализируется одновременно с массой покрытия и средним составом покрытия по глубине.
RU2006132986/28A 2005-09-14 2006-09-13 Рентгеновский флуоресцентный спектрометр RU2390764C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005266471 2005-09-14
JP2005-266471 2005-09-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006132986A RU2006132986A (ru) 2008-03-20
RU2390764C2 true RU2390764C2 (ru) 2010-05-27

Family

ID=37499497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006132986/28A RU2390764C2 (ru) 2005-09-14 2006-09-13 Рентгеновский флуоресцентный спектрометр

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7356114B2 (ru)
EP (1) EP1764612B1 (ru)
JP (1) JP4262734B2 (ru)
KR (1) KR101046018B1 (ru)
CN (1) CN1932493B (ru)
RU (1) RU2390764C2 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034570A1 (ja) * 2005-09-22 2007-03-29 Jfe Steel Corporation 亜鉛系めっき鋼板のプレス成形性評価方法
JP4930874B2 (ja) * 2006-06-22 2012-05-16 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 エネルギー分散型放射線検出システム及び対象元素の含有量測定方法
US7848483B2 (en) * 2008-03-07 2010-12-07 Rigaku Innovative Technologies Magnesium silicide-based multilayer x-ray fluorescence analyzers
DE102008033940B3 (de) * 2008-07-18 2010-01-21 Innovent E.V. Verfahren zum Bestimmen einer Schichtqualität
US8433035B2 (en) * 2009-09-07 2013-04-30 Rigaku Corporation X-ray fluorescence analyzing method
US8537967B2 (en) * 2009-09-10 2013-09-17 University Of Washington Short working distance spectrometer and associated devices, systems, and methods
JP5519381B2 (ja) 2010-04-09 2014-06-11 トヨタ自動車株式会社 スペクトル測定装置
JP5060580B2 (ja) * 2010-04-09 2012-10-31 トヨタ自動車株式会社 スペクトル測定装置
JP5397784B2 (ja) * 2011-01-31 2014-01-22 新日鐵住金株式会社 鋼材の鋼種判定方法
DE102012105591A1 (de) 2011-06-27 2012-12-27 Rayonic Sensor Systems Gmbh Dispersive Ionisationskammer
DE102011051365B4 (de) * 2011-06-27 2013-08-22 Rayonic Sensor Systems Gmbh Detektionseinrichtung und System zum Messen der Dicke einer Zinkschicht auf Stahl und zum Messen des Eisengehaltes einer Zinkschicht
JP5907375B2 (ja) * 2011-12-28 2016-04-26 株式会社テクノエックス 蛍光ｘ線分析装置及び蛍光ｘ線分析方法
KR101572765B1 (ko) 2012-04-25 2015-11-27 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 합금화 용융 아연 도금 강판의 Fe-Zn 합금상 두께의 측정 방법 및 측정 장치
JP6123908B2 (ja) 2013-10-25 2017-05-10 新日鐵住金株式会社 合金化溶融亜鉛めっき鋼板のオンラインめっき密着性判定装置及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造ライン
DE102013223261A1 (de) * 2013-11-14 2015-05-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Karosseriebeschichtung, Fahrzeug, Verfahren zur Ermittlung von Karosserieschäden an einem Fahrzeug und Verwendung einer Folie mit einem Fluoreszenzmittel
DE102016014213A1 (de) * 2015-12-08 2017-07-06 Shimadzu Corporation Röntgenspektroskopische analysevorrichtung und elementaranalyseverfahren
DE112017003580T5 (de) * 2016-07-15 2019-05-09 Rigaku Corporation Röntgeninspektionsvorrichtung, Röntgendünnfilminspektionsverfahren und Verfahren zum Messen einer Rocking-Kurve
ES2783198T3 (es) * 2016-12-22 2020-09-17 Malvern Panalytical Bv Análisis de muestras en capas con XRF
WO2019218051A1 (en) * 2018-05-18 2019-11-21 Enersoft Inc. Systems, devices, and methods for analysis of geological samples
US11940397B2 (en) * 2018-06-15 2024-03-26 Horiba, Ltd. Radiation detection device, recording medium, and positioning method
WO2020008727A1 (ja) * 2018-07-04 2020-01-09 株式会社リガク 蛍光ｘ線分析装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2926257A (en) * 1955-05-16 1960-02-23 Friedman Herbert Method of measuring the thickness of thin coatings
JPS5524680A (en) * 1978-08-11 1980-02-21 Sumitomo Metal Ind Ltd Measurement of thickness of metal coating and component of another metal in the coating film
JPS58223047A (ja) 1982-06-18 1983-12-24 Sumitomo Metal Ind Ltd 螢光ｘ線分析方法
JPH0660879B2 (ja) * 1984-05-10 1994-08-10 理学電機工業株式会社 被膜の厚みと組成の同時分析法
US4796284A (en) * 1984-12-31 1989-01-03 North American Philips Corporation Polycrystalline X-ray spectrometer
JPS6325540A (ja) * 1986-07-17 1988-02-03 Sumitomo Metal Ind Ltd 金属被膜の蛍光ｘ線分析装置
FI873627A (fi) * 1987-08-25 1989-02-22 Leningradskoe Nauchno-Proizvodstvennoe Obiedinenie/Çburevestnikç Flerkanalsroentgenspektrometer.
GB8811459D0 (en) * 1988-05-13 1988-06-15 Dmc Boyle Ltd Method & apparatus for measuring thickness of coating on substrate
JPH07109406B2 (ja) 1989-03-30 1995-11-22 日本鋼管株式会社 メッキ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成の測定方法およびその測定装置
US5081658A (en) * 1989-03-30 1992-01-14 Nkk Corporation Method of measuring plating amount and plating film composition of plated steel plate and apparatus therefor
DE4021617C2 (de) * 1990-07-06 1993-12-02 Kugelfischer G Schaefer & Co Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Eisengehaltes in Zinkschichten
GB2260403B (en) * 1991-09-19 1995-10-11 Rigaku Ind Corp Method of and apparatus for the quantitative measurement of paint coating
EP0623817B1 (en) * 1993-04-23 1999-01-13 Shimadzu Corporation Local analysis of a specimen in an x-ray fluorescence spectrometer
US5325416A (en) * 1993-10-25 1994-06-28 Nisshin Steel Co., Ltd. Method for measuring Fe coating weight of Fe-coated stainless steel sheet
DE19618744A1 (de) 1996-05-09 1997-11-13 Siemens Ag Vorrichtung zur Ablenkung eines Elektronenstrahls von einer Kreisbahn auf eine andere
DE19618774A1 (de) * 1996-05-10 1997-11-13 Helmut Fischer Gmbh & Co Röntgenfluoreszenz-Verfahren zum Bestimmen der Zusammensetzung eines Materiales sowie Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens
DE19710420C2 (de) * 1997-03-13 2001-07-12 Helmut Fischer Gmbh & Co Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Dicken dünner Schichten mittels Röntgenfluoreszenz
DE19739321C2 (de) * 1997-09-09 2001-09-27 Helmut Fischer Gmbh & Co Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen der Meßunsicherheit bei Röntgenfluoreszenz-Schichtdickenmessungen
US6376267B1 (en) * 1999-03-10 2002-04-23 Advanced Micro Devices, Inc. Scattered incident X-ray photons for measuring surface roughness of a semiconductor topography
JP2002148224A (ja) * 2000-11-13 2002-05-22 Kawasaki Steel Corp 蛍光ｘ線を用いた亜鉛めっき鋼板の表面処理被膜の付着量の測定方法
JP2003297891A (ja) * 2002-01-31 2003-10-17 Rigaku Industrial Co 半導体用蛍光ｘ線分析装置
JP4005547B2 (ja) * 2003-09-04 2007-11-07 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 プラスティックを分析するｘ線分析装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1764612A2 (en) 2007-03-21
US20070058776A1 (en) 2007-03-15
JP4262734B2 (ja) 2009-05-13
EP1764612A3 (en) 2007-09-26
JP2007108165A (ja) 2007-04-26
CN1932493B (zh) 2012-01-04
CN1932493A (zh) 2007-03-21
KR101046018B1 (ko) 2011-07-01
EP1764612B1 (en) 2015-04-15
RU2006132986A (ru) 2008-03-20
KR20070031231A (ko) 2007-03-19
US7356114B2 (en) 2008-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2390764C2 (ru) Рентгеновский флуоресцентный спектрометр
KR900008955B1 (ko) 합금피막의 피막두께 및 조성 측정방법
US5274688A (en) Lead-paint detector
JP4725350B2 (ja) 透過ｘ線測定方法
RU2623689C2 (ru) Способ и устройство для проведения рентгенофлуоресцентного анализа
JP2005140777A (ja) サンプル検査方法、その装置、マイクロエレクトロニクス装置製造用クラスタツール、マイクロエレクトロニクス装置製造用装置
JPH0660879B2 (ja) 被膜の厚みと組成の同時分析法
CA2373253A1 (en) Non-destructive testing of hidden flaws
JP4302852B2 (ja) 金属材表面酸化物の測定方法およびｘ線回折装置
JPH0619268B2 (ja) 金属上塗膜の厚さ測定方法
JPH0576574B2 (ru)
JPS61259151A (ja) Ｘ線分析装置
KR100489298B1 (ko) ×선 회절을 이용한 합금화 용융 아연 도금 강판의합금화도 측정 방법
JPH056139B2 (ru)
JP2563016B2 (ja) 有効波長を用いた蛍光ｘ線分析方法および装置
SU1422000A1 (ru) Способ измерени толщины покрыти
JPH04355313A (ja) 金属上塗膜の厚さ測定方法
JPH07167804A (ja) ２層めっき鋼板のオンライン分析方法及びオンライン分析装置
JPH0726921B2 (ja) メツキ鋼板の表層皮膜の機器分析法
JPH0435028B2 (ru)
JPH02107952A (ja) 粉末のｘ線回析測定方法
JPS60104241A (ja) 螢光ｘ線分析方法
JPH02257045A (ja) メッキ鋼板のメッキ付着量およびメッキ被膜組成の測定方法およびその測定装置
JP2000131229A (ja) 鉄亜鉛合金メッキ鋼板の表層Ｆｅ量測定方法
JP2000131248A (ja) Ｘ線分析方法および装置