真空PVD镀膜涂层厚度与检测
发布时间：2017-09-06
1、断面法
断面法是一种破坏性检测方法，被检测的工件极可能不能再使用。它将要检测工件或试样沿涂层截面切断，在显微镜下放大1000～10000倍进行测量，放大倍数越大，人为因素影响越小，精度越高。涂层和基体的界限非常明显，通过扫描电镜中的标尺进行测量比较方便。标尺起始点和终点的距离就是涂层的厚度。测量准确与否就是正确判断涂层与基体的界限，否则就会带来误差。如果涂层与基体的结合处比较模糊，最好不要用该种测量方法。从总体上看，这种测量方法比较直观、精确。另外，这种方法测量时观察而是截面，最好比较平整，否则要进行人工处理，让截面平齐便于观察测量。
也可以使用油镜观察涂层断面进行测量。将被切断样件置于塑料粉末中进行压制、烧结成块状试样，然后研磨被测表面，将被测表面研磨平整。测量时在物镜与被测表面间滴人测量油抽空空气以减少干扰。
2、球痕法
球痕法是用一定直径的钢球在涂层表面上研磨，将涂层和基体磨出一个凹坑，球磨仪器的断面为一圆弧形。研磨的操作要求与测量涂层结合力的球痕测试法的研磨操作要求相同。球磨后在显微镜下通过成像系统观察，在显示器下观察到的图像。
球痕法检测对工件外观会产生一定损坏，如果检测点不在功能区，通常不会影响其再使用。但是为避免错误的发生，在用该法检测前，要与工件所有者讨论并征得其同意方可进行检测。
3、无损检测法
无损检测法就是在不破坏工件的前提下检测工件上的涂层厚度。无损检测方法有多种，一般情况下，无损检测法需要提供基体和涂层的构成成分，或提供涂层样块来分析制作基准数据，在检测时，将被测件和涂层的构成成分与基准样块的构成成分进行比对来推断出涂层的理论厚度，这样，对于不同的基材和涂层都要进行成分分析、制作测量程序，然后才可以进行实际的测量。当然，有些仪器可以不制作样块而直接测量，但误差大。本节主要介绍X射线荧光法(X-Ray Fluorescence,XRF)。
XRF仪器主要由X射线激发源与探测系统组成。X射线管产生X射线(一放射线或基础射线)，撞击被测工件，被测工件中的每一种元素受到激发放射出二次X射线，并且不同的元素所放射出的二次射线具有特定的能量特征(也就是说，依据二次射线的能量特征可以获知元素的种类和含量)。探测系统测量这些被激发放射的二次射线的能量及数量，探测系统软件将检测到的能量及数量信息转换成相应的元素及含量，这样被测工件中的元素种类及其含量就被检测出来了。利用X射线荧光原理，理论上可以测量元素周期表的每一种元素。但在实际应用中，有效的元素测量范围为11号元素钠(Na)～92号元素铀(U)。
依据以上原理，测量样件上涂层厚度时，XRF分别分析出基体和涂层的元素组成。一般情况下，涂层的元素构成与基体的元素构成有很大差别，据此，计算软件可以计算出涂层的厚度。如果事先分别检测出各种基体和涂层的元素构成并存储在计算机数据库中作为标准，当XRF检测时，将检测出的元素构成与标准相比对找到对应的基体和涂层种类，判断涂层与基体的分界面，从而可以更准确地测出涂层的厚度。
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