18. 비파괴 검사 - XRF(X-ray Fluorescence) 캘리브레이션

2.1 XRF 캘리브레이션 정의

X-Ray 가 디텍터에 전달되면 디텍터는 MCA(multi channel analyzer)에 electrical pulse를 보냅니다. MCA는 X-Ray 의 에너지에 따라 적절한 전압 채널에 count를 누적하는데, 특정 에너지 값이 올바르게 MCA에 할당되도록 측정 데이터를 Fitting 하는 과정을 calibration이라고 합니다.

출처 : pub.iaea

 

2.2 MCA(Multichannel analyzer) 의 작동과정

디텍터에서 X선을 감지하고 전자 신호로 변환하면 펄스 프로세서에서 검출된 각 X선의 에너지를 결정하기 위해 전자 신호를 측정합니다. MCA는 펄스카운트를 누적하여 전달받아 설정된 시간동안 증폭된 전압 신호를 측정하는 역할을 합니다. 또한 측정된 에너지 결과를 바탕으로 히스토그램 형태의 스펙트럼을 생성합니다. MCA가 디텍터로부터 펄스를 받는 시간이 길어질 수록 더 많은 데이터를 받아와 평균값을 내기 때문에  측정값의 표준편차가 적어지고 노이즈 또한 적어집니다. 하지만 데이터 용량이 많이 필요하며 일정 시간 간격 내에 디텍터가 생성하는 펄스의 수를 의미하는 입력속도와 MCA가 처리한 이후 표시되는 출력속도의 타이밍이 맞지않는 dead time이 발생할 수 있습니다.

출처 : amtek

 

2.3 측정 Data Fitting 방법

MCA가 처리한 X선 스펙트럼이 나타내는 에너지(intensity)가 얼마인지 정의해주기 위해 검사기 측정값과 제품 실측값의 데이터를 피팅하는 과정을 calibration이라고 한다. calibration의 방법으로는 Linear and Quadratic approximations, Linear and Cubic Spline interpolation 이 있습니다. 아래 그래프의 x축은 채널을 y축은 에너지를 나타냅니다.

출처 : slideplayer.com/slide/15740240/

 

 

 

 

2.4 참고 문헌 

링크 1 : amtek XRF Intrumentation

링크 2 : Reflection X-Ray Fluorescence Analysis

링크 3 : numerical computation and optimization