[发明专利]一种X射线吸收谱测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸收谱测量装置及测量方法，尤其涉及一种X射线吸收谱测量装置及测量方法。

背景技术

自上世纪七十年代以来，薄膜技术得到突飞猛进的发展，无论在学术上还是在实际应用中都取得了丰硕的成果，并已成为当代真空科学技术和材料科学中最活跃的研究领域，在高新技术产业中具有举足轻重的作用，同时现代超大规模集成电路要求研究亚微米和纳米级薄膜制备技术，以及利用亚微米、纳米结构的薄膜制造各种功能器件，这类薄膜包括单晶薄膜、超微粒子薄膜、小晶粒的多晶薄膜、非晶薄膜和有机分子膜等。因此可知薄膜技术深刻的影响着电子学的发展，影响着生产和生活的诸多领域。

薄膜技术和表面科学相结合推动了薄膜产品全方位的开发和应用，但是，目前薄膜样品的检测方法比较零散，常用的电子显微技术和低能电子衍射技术都存在一定的缺点，如电子显微技术只能研究薄膜的形貌，低能电子衍射技术因只能穿入几个原子层的深度，只能研究样品表面级薄层的晶体结构信息，无法有效研究非晶体样品。

X射线吸收精细结构(XAFS)技术是随着X射线源发展起来的独特技术，是研究材料局域原子结构和电子结构的一种重要方法。相比于X射线衍射、红外吸收等方法，XAFS具有很多无法替代的优势，XAFS用于测量吸收原子的局域结构，可以提供原子键长、配位数、无序度、原子种类等信息，样品可以是固体、液体甚至是气体。在检测方法上，对元素浓度较高的样品，XAFS通常采用透射方法；对稀释样品，往往采用反射方法，测量发出的二次电子或X射线荧光。在微纳设计、加工以及元器件生产中，经常要接触到各类被测样品，包括单层或多层膜。由于被测样品通常很薄，在荧光测量谱里包括大量的衬底信号，薄膜(或表面)所占比例很低，因而测量谱的信噪比明显降低。

而且，在原有的测量中，若被测样品单晶衬底发出的X射线衍射存在干扰，可能对吸收谱的测量带来很大的影响，调整起来极其困难，因此，现有薄膜材料X射线吸收谱测量装置无法满足实际需求。

发明内容

本发明要解决的问题是克服上述现有被测样品检测技术的缺陷和不足，提供一种X射线吸收谱测量装置及测量方法。

本发提供了一种X射线吸收谱测量装置，包括用于放置被测样品的样品安放装置，所述被测样品接收X射线并发出荧光信号；还包括用于探测所述荧光信号的荧光探测装置以及与荧光探测装置电连接的处理器。

本申请中，被测样品接收X射线并发出荧光信号，通过荧光探测装置对所述荧光信号进行探测，且通过处理器对荧光信号进行处理，实现被测样品的X射线吸收谱的测量。被测样品优选为薄膜材料。X射线的能量可调。

进一步地，所述荧光探测装置包括至少两个用于探测所述荧光信号的第一探测模块；各个第一探测模块分别连接有相互独立工作的控制开关，各个第一探测模块并联后与处理器电连接；优选所述第一探测模块为光电二极管；优选第一探测模块的数量为至少4个；优选各个所述控制开关均与处理器电连接；优选所述荧光探测装置包括绝缘基板，所述第一探测模块设置于绝缘基板上。通过设置控制开关与处理器连接且由处理器控制，使得通过处理器可对控制开关的闭合或断开进行控制，从而可以实现自动化的测量，提高检测效率。优选各个第一探测模块成阵列布置。由于荧光探测装置包括绝缘基板和第一探测模块，且第一探测模块设置于绝缘基板上，因此可以使第一探测模块与感应室外壳保持绝缘，从而避免对第一探测模块的测量造成影响。

荧光探测装置由一个第一探测模块构成或由多个第一探测模块并联而成。例如，荧光探测装置可包含4个或8个第一探测模块。

通过设置至少4个第一探测模块且各个第一探测模块分别连接有相互独立工作控制开关，使得当某个或某几个第一探测模块测得的荧光信号存在干扰时，可以通过断开该第一探测模块对应的控制开关，去除干扰，从而有效去除衬底上衍射线对吸收谱测量的影响。由于干扰一般仅存在于一个或少量个位置上，因此，通过大面积设置多个第一探测模块，不仅可以找到干扰所影响的是哪一个或哪几个第一探测模块，而且可以通过断开此第一探测模块对应的控制开关，而排除干扰。而且，通过设置多个第一探测模块，可以使得第一探测模块构成的荧光探测模块检测荧光的区域变大，扩大了检测的动态范围，不易饱和。

进一步地，还包括用于调节荧光探测装置与被测样品的距离的位置调节装置，荧光探测装置与位置调节装置连接；优选所述位置调节装置与处理器电连接。