电镀镀层用什么来测量

前，黄（铂）金饰品检测最常用的分析方法是X射线荧光光谱分析。尤其是能量色散型的仪器，因其体积小，价格低廉，自动化程度高以及实现了多元素同时分析等特点而被普遍采用。基于许多能量色散型仪器的用户缺乏从事X射线光谱分析的专门人才，对能量色散X射线光谱仪检测黄（铂）金产品，往往是“知其然，不知其所以然”，因而在一定程度上影响了它的推广应用。

早期的X射线光谱分析，基本上都是通过晶体衍射进行分光、检测。分光系统庞大，机加工要求精密度非常高，价格昂贵。70年代以来，计算机技术突飞猛进的发展，为能量色散X射线光谱分析提供了强有力的工具，能量色散型仪器随之也得到了迅速的发展。由于引入了现代电子技术及计算机技术的最新成就，其性能价格比更为优秀，更容易为广大用户所接受。其基本原理是：当样品被某种激发源（如X光管的初级辐射、放射性同位素）所激发，它就会发射出样品中所含元素的特征X射线。每种元素的特征X射线都具有特定的能量。探测这些特征X射线并识别其能量，也就能识别出被测样品中含有哪些元素，这就是定性分析；而具有某种能量的X射线强度的大小，是与被测样品中能发射该能量的荧光X射线的元素含量多少有直接联系，测量这些谱线的强度，并进行相应的数据处理和计算，就可以得出被测样品中各种元素的含量，这就是定量分析。

这里要特别强调的是，由于共存元素间的相互影响（吸收一增强效应），待测元素的含量与其特征谱线的强度之间通常并不呈线性关系。为了在待测元素的含量与其特征谱线的强度之间建立联系，必须通过各种方法进行数据处理。如为了克服由于正比计数管分辨率较差而造成的谱线重叠干扰，必须用数学方法将其分离（即所谓解谱法）；为了克服元素间的吸收—增强效应，根据检测的不同要求，分别采用经验系数法、理论。系数法或基本参数法等等。因此，仪器生产厂家是否为用户配备了有效的分析软件，应该是用户在选择时必须考虑的重要条件之一。

能量色散X射线光谱仪的主要特点可以概括为以下几点：第一，它是一种样品不受破坏的检测方法，也就是说被测样品在测量前后，无论其化学成份、重量、形态等等都保持不变，是一种真正意义上的无损检测方法，最适用于黄（铂）金类贵重产品的检测；第二，分析速度快，一般情况下，检测一个样品中的诸元素（如黄金产品中的金、银、铜、镍、锌，铂金产品中的铂、钯、铜、镍等等）只需3分钟左右；第三，精度高，准确度好，完全能够满足黄（铂）金检测的要求；第四，自动化程度高，由于现代电子计算机技术应用到能量色散X射线光谱仪中，使得用户只需放置样品，简单按动几个键，即可以得出检测结果。

当然，能量色散X射线光谱仪也有它的局限性。从使用角度讲，它最大的局限性是对于包金产品难于识别。这是因为被包裹在里面的金属（如铜、银等）的特征X射线，在穿透包裹层（金或铂）的过程中大部分或全部被吸收掉，探测器难于或根本探测不到这些特征X射线。它的另一个局限性就是作为高科技产品，它对环境条件要求苛刻一些。比如，它要求外部供电电源的稳定性要高些，一般要求另配净化稳压电源，以保证检测的精度和准确度，还要求环境应无尘、无电磁干扰，温度和湿度保持在一定范围并基本恒定等等。作为仪器生产者，在硬件制作和电路设计上，已经尽可能地采取了一些相应措施，但毕竟很难完全解决这个问题。它的第三个局限性是由于其非破坏性，就不可能在检测之前对样品进行均匀化（如溶解、熔融等样品预处理），因此，如果黄（铂）金产品在生产过程中产生“偏析”现象，其检测结果也会受到影响

聚焦离子束扫描电镜双束系统（FIB-SEM）是在SEM的基础上增加了聚焦离子束镜筒的双束系统，同时具备微纳加工和成像的功能，广泛应用于科学研究和半导体芯片研发等多个领域。本文记录一下FIB-SEM在材料研究中的应用。

以目前实验室配有的FIB-SEM的型号是蔡司的Crossbeam 540为例进行如下分析，离子束最高成像分辨率为3nm，电子束最高分辨率为0.9nm。该系统的主要部件及功能如下：

1.离子束： 溅射（切割、抛光、刻蚀）；刻蚀最小线宽10nm，切片最薄3nm。 

2.电子束 ： 成像和实时观察

3.GIS(气体注入系统)： 沉积和辅助刻蚀；五种气体：Pt、W、SiO2、Au、XeF2(增强刻蚀SiO2)

4.纳米机械手：  转移样品 

5.EDS： 成分定量和分布

6.EBSD ： 微区晶向及晶粒分布

7.Loadlock（样品预抽室）： 快速进样，进样时间只需~1min

由上述FIB-SEM的一个部件或多个部件联合使用，可以实现在材料研究中的多种应用，具体应用实例如下：

图2a和b分别是梳子形状的CdS微米线的光学显微镜和扫描电镜照片，从光学显微镜照片可以看出在CdS微米线节点处内部含有其他物质，但无法确定是什么材料和内部形貌。利用FIB-SEM在节点处定点切割截面，然后对截面成像和做EDS mapping，如图2c、d、e和f所示，可以很直观的得到在CdS微米线的节点处内部含有Sn球。

FIB-SEM制备TEM样品的常规步骤如图3所示，主要有以下几步：

1）在样品感兴趣位置沉积pt保护层

2）在感兴趣区域的两侧挖大坑，得到只有约1微米厚的薄片

3）对薄片进行U-cut，将薄片底部和一侧完全切断

4）缓慢移下纳米机械手，轻轻接触薄片悬空的一端后，沉积pt将薄片和纳米机械手焊接牢固，然后切断薄片另一侧，缓慢升起纳米机械手即可提出薄片

5）移动样品台和纳米机械手，使薄片与铜网（放置TEM样品用）轻轻接触，然后沉积pt将薄片和铜网焊接牢固，将薄片和纳米机械手连接的一端切断，移开纳米机械手，转移完成

6）最后一步为减薄和清洗，先用大加速电压离子束将薄片减薄至150nm左右，再利用低电压离子束将其减薄至最终厚度（普通TEM样品<100nm，高分辨TEM样品50nm左右，球差TEM样品<50nm）

一种如图4a所示的MoS2场效应管，需要确定实际器件中MoS2的层数及栅极（Ag纳米线）和MoS2之间的距离。利用FIB-SEM可以准确的在MoS2场效应管的沟道位置，垂直于Ag纳米线方向，提出一个薄片，并对其进行减薄，制备成截面透射样。在TEM下即可得到MoS2的层数为14层（图4c）， Ag纳米线和MoS2之间的距离为30nm（图4b）。

图5是一种锰酸锂材料的STEM像，该样品是由FIB-SEM制备，图中可以看到清晰的原子像。这表明FIB-SEM制备的该球差透射样非常薄并且有很少的损伤层。

FIB-SEM还可以进行微纳图形的加工。

图6a 是FIB-SEM在Au/SiO2上制备的光栅，光栅周期为150nm，光栅开口为75nm。

图6b 是利用FIB-SEM在Mo/石英上做的切仑科夫辐射源针尖，针尖曲率半径为17nm。

图6c 是在Au膜上加工的三维对称结构蜘蛛网。

图6d 是FIB-SEM在硅上刻蚀的贺新年图案，图中最小细节尺寸仅有25nm。

FIB-SEM可以对材料进行切片式的形貌和成分三维重构，揭示材料的内部三维结构。大概过程如图7a所示， FIB切掉一定厚度的样品，SEM拍一张照片，重复此过程，连续拍上百张照片，然后将上百张切片照片重构出三维形貌。图7b是一种多孔材料内部3×5×2um范围的三维重构结果，其实验数据是利用FIB-SEM采集，三维重构是利用Avizo软件得到，其分辩率可达纳米级，展示了内部孔隙的三维空间分布，并可以计算出孔隙的半径大小、体积及曲率等参数。

利用FIB-SEM配有的纳米机械手及配合使用离子束沉积Pt，可以实现微米材料的转移，即把某种材料从一个位置（衬底）转移到特定位置（衬底），并固定牢固。图8是把四针氧化锌微米线从硅片转移到两电极的沟道之间，从而制备成两个微米线间距只有1um的特殊器件。

最后，FIB-SEM还有很多其他的应用，例如三维原子探针样品制备，芯片线路修改等。总之FIB-SEM是材料研究中一个非常重要的手段。

不积珪步，无以至千里；不积细流，无以成江海。做好每一份工作，都需要坚持不懈的学习。

(1)防护性镀层：例如锌、锌-镍、镍、镉、锡等镀层，作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。

(2)防护-装饰性镀层：例如Cu-Ni-Cr镀层等，既有装饰性，亦有防护性。

(3)装饰性镀层：例如Au及Cu-Zn仿金镀层、黑铬、黑镍镀层等。

(4)耐磨和减磨镀层：例如硬铬镀层、松孔镀层、Ni-Sic镀层，Ni-石墨镀层、Ni-PTFE复合镀层等。

(5)电性能镀层：例如Au镀层、Ag镀层等，既有高的导电率，又可防氧化，可避免增加接触电阻。

(6)磁性能镀层：例如软磁性能镀层有Ni-Fe镀层、Fe-Co镀层；硬磁性能有Co-P镀层、Co-Ni镀层、Co-Ni-P镀层等。

(7)可焊性镀层：例如Sn-Pb镀层、Cu镀层、Sn镀层、Ag镀层等。可改善可焊性，在电子工业中应用广泛。

(8)耐热镀层：例如Ni-W镀层、Ni镀层、Cr镀层等，熔点高，耐高温。

(9)修复用镀层：一些造价较高的易磨损件，或加工超差件，采用电镀修复尺寸，可节约成本，延长使用寿命。例如可电镀Ni、Cr、Fe层进行修复。

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