Método de retrodispersión beta
Determinar una variedad de capas con partículas beta.
Con el método de retrodispersión beta, puede medir el espesor de capas orgánicas y anorgánicas en una amplia variedad de sustratos utilizando la radiación de átomos radiactivos. La medición es no destructiva y, dependiendo de la aplicación, puede realizarse sin contacto o con contacto.
Así funciona el método de retrodispersión beta.
En el proceso de retrodispersión beta, una fuente isotópica emite partículas beta (electrones). Las partículas beta se producen por la desintegración radiactiva (más exactamente: desintegración beta) de los núcleos atómicos. Las partículas beta penetran en el recubrimiento y en el material base de la pieza y son dispersadas por los átomos de ambos materiales. Para medir el grosor del recubrimiento, se cuenta el número de electrones retrodispersados. Si cambia el grosor de la capa, también cambia el número de electrones retrodispersados.
Esto permite medir el grosor de los recubrimientos de cualquier material sobre cualquier material base, siempre que los números atómicos (números de carga nuclear) del acabado y del material base difieran lo suficiente. Con el método de retrodispersión beta, sólo puede medirse la capa superior de un sistema de recubrimiento. Se trata de un método de medición del espesor de recubrimientos de aplicación muy universal.
¿Dónde se utiliza este proceso?
- Recubrimientos de oro de gran espesor sobre níquel, bronce o cerámica para piezas decorativas, objetos de arte o en aplicaciones aeroespaciales.
- Plata en tubos de cobre para contactos de alta corriente
- Capas finas de aceite y lubricante sobre piezas de acero como protección contra la corrosión ligera
- Capas finas de laca sobre acero eléctrico en la construcción de transformadores y motores eléctricos
¿Qué factores pueden influir en la medición?
- Energía de las partículas beta
- Densidad del material de recubrimiento
- Tiempo de medición
- Diferencia entre los números atómicos del material de recubrimiento y de base
- Composición del recubrimiento
- Capas intermedias, composición del material de base
- Actividad de la fuente beta
- Tamaño de la abertura
Una calibración adecuada marca la diferencia
Los patrones de calibración de Fischer se utilizan para registrar una curva característica para la combinación de recubrimiento/material base que se va a medir con la fuente beta adecuada y teniendo en cuenta la abertura apropiada (el diámetro de abertura es decisivo).
Energía de la radiación beta
Cuanto más gruesa es la capa, mayor debe ser la energía de los electrones de los núcleos atómicos radiactivos. En Fischer, los radionucleidos C-14 (carbono-14), Pm-147 (prometio-147), Tl-204 (talio-204) y Sr-90 (estroncio-90) están disponibles para una amplia gama de grosores de capa.
Densidad
Las diferencias entre las densidades de la capa de las muestras de calibración y la capa de las muestras reales pueden compensarse utilizando un simple factor de corrección (relación de las densidades).
Medición del tiempo
La desintegración beta es un proceso aleatorio. Esto significa que cada segundo se desintegran aleatoriamente más o menos núcleos atómicos, lo que provoca fluctuaciones en el número de partículas beta emitidas durante la desintegración. Esta fluctuación aumenta la dispersión de los valores medidos del espesor del recubrimiento. Si se desea reducir esta proporción de dispersión de los valores medidos, debe aumentarse el tiempo de medición, tanto durante la calibración como al medir las muestras reales.
Diferencia entre los números atómicos del material de revestimiento y de base
El número de partículas beta retrodispersadas depende directamente del número atómico del recubrimiento y del material base. Si la diferencia en los números atómicos es pequeña, la diferencia en el número de partículas beta es correspondientemente pequeña. Cuanto menor (mayor) sea la diferencia en el número de partículas beta, mayor (menor) será la dispersión del valor medido. Esto también puede compensarse con un tiempo de medición más largo.
Composición de la capa
Si la composición del recubrimiento cambia en comparación con el recubrimiento utilizado para la calibración, esto puede compensarse mediante un factor de corrección en el caso de pequeños cambios. En la mayoría de los casos, sin embargo, es necesario realizar una nueva calibración con el recubrimiento modificado.
Capas intermedias, composición del material de base
Si la composición del material de base "metrológico" cambia debido a capas intermedias o a cambios en la composición real del material de base, en muchos casos esto puede compensarse fácilmente calibrando el nuevo material de base "metrológico" en la curva característica existente (palabra clave: normalización).
Actividad de la fuente beta
La actividad de la fuente beta y, por tanto, el número de partículas beta que emite disminuye con el tiempo. La influencia de la disminución de la actividad en la medición puede compensarse con una nueva normalización (calibración de los puntos cero y final de la curva característica) o con una nueva calibración. Una menor actividad suele requerir tiempos de medición más largos.
Tamaño de la abertura
Tanto el número de partículas beta emitidas por la fuente beta como el número de partículas beta retrodispersadas dependen en gran medida del tamaño de la abertura. Por lo tanto, es necesaria una calibración independiente para cada apertura. Cuanto mayor sea la apertura, mayor será el número de partículas beta y menor el tiempo de medición.
¿Qué norma se aplica en este caso?
Método de retrodispersión beta según DIN EN ISO 3543, ASTM B567 y BS 5411
