Bèta-backscatter methode
Bepaal verschillende lagen met bètadeeltjes.
Met de bèta-backscattermethode kun je de dikte van organische en anorganische lagen op een grote verscheidenheid aan substraten meten met behulp van straling van radioactieve atomen. De meting is niet-destructief en, afhankelijk van de implementatie, contactloos of contact makend.
Zo werkt de bèta-backscattermethode.

In het bèta-backscatterproces zendt een isotopenbron bètadeeltjes (elektronen) uit. De bètadeeltjes worden geproduceerd door het radioactieve verval (preciezer: bètaverval) van de atoomkernen. De bètadeeltjes dringen door de coating en het basismateriaal van het werkstuk en worden verstrooid door de atomen van beide materialen. Om de laagdikte te meten, wordt het aantal terugverstrooide elektronen geteld. Als de laagdikte verandert, verandert ook het aantal terugverstrooide elektronen.
Dit maakt het mogelijk om de dikte van coatings van elk materiaal op elk basismateriaal te meten, op voorwaarde dat de atoomnummers (kernladingsgetallen) van de coating en het basismateriaal voldoende verschillen. Met de bèta-backscattermethode kan alleen de bovenste laag van een coatingsysteem worden gemeten. De methode is een zeer universeel toepasbare coatingdiktemetingsmethode.
Waar wordt dit proces gebruikt?
- Zeer dikke goudcoatings op nikkel, brons of keramiek voor decoratieve onderdelen, kunstobjecten of in ruimtevaarttoepassingen
- Zilver in koperen buizen voor contacten met hoge stromen
- Dunne olie- en smeermiddelfilms op stalen onderdelen als lichte corrosiebescherming
- Dunne laklagen op elektrisch staal in de constructie van transformatoren en elektromotoren
Welke factoren kunnen de meting beïnvloeden?
- Ernergie van de bètadeeltjes
- Dichtheid van het coatingmateriaal
- Meettijd
- Verschil tussen de atoomnummers van de coating en het basismateriaal
- Samenstelling van de coating
- Tussenlagen, samenstelling van het basismateriaal
- Activiteit van de bètabron
- Grootte van de opening
De juiste kalibratie maakt het verschil
Fischer kalibratiestandaarden worden gebruikt om een karakteristieke curve op te nemen voor de coating/basismateriaalcombinatie die moet worden gemeten met de juiste bètabron en rekening houdend met de juiste opening (de openingsdiameter van de opening is bepalend).
Energie van bètastraling
Hoe dikker de laag, hoe groter de energie van de elektronen van de radioactieve atoomkernen moet zijn. Bij Fischer zijn de radionucliden C-14 (koolstof-14), Pm-147 (promethium-147), Tl-204 (thallium-204) en Sr-90 (strontium-90) beschikbaar voor een breed scala aan laagdiktes.
Dichtheid
Verschillen tussen de dichtheden van de laag van de kalibratiemonsters en de laag van de echte monsters kunnen worden gecompenseerd door een eenvoudige correctiefactor (verhouding van de dichtheden) te gebruiken.
Het meten van tijd
Bètaverval is een willekeurig proces. Dit betekent dat elke seconde meer of minder atoomkernen willekeurig vervallen, wat resulteert in fluctuaties in het aantal bètadeeltjes dat tijdens het verval wordt uitgezonden. Deze fluctuatie vergroot de spreiding van de gemeten coatingdiktewaarden. Om dit deel van de meetwaardeverstrooiing te verminderen, moet de meettijd worden verlengd - zowel tijdens kalibratie als tijdens het meten van de echte monsters.
Verschil tussen de atoomnummers van de coating en het basismateriaal
Het aantal teruggestrooide bètadeeltjes is direct afhankelijk van het atoomnummer van de coating en het basismateriaal. Als het verschil in atoomnummer klein is, is het verschil in aantal bètadeeltjes overeenkomstig klein. Hoe kleiner (groter) het verschil in aantal bètadeeltjes, hoe groter (kleiner) de verstrooiing van de gemeten waarde. Dit kan ook worden gecompenseerd door een langere meettijd.
Samenstelling van de laag
Als de samenstelling van de coating verandert ten opzichte van de coating die voor kalibratie is gebruikt, kan dit bij kleine veranderingen worden gecompenseerd met een correctiefactor. In de meeste gevallen is echter een nieuwe kalibratie met de gewijzigde coating nodig.
Tussenlagen, samenstelling van het basismateriaal
Als de samenstelling van het "metrologische" basismateriaal verandert door tussenlagen of veranderingen in de werkelijke samenstelling van het basismateriaal, kan dit in veel gevallen eenvoudig worden gecompenseerd door het nieuwe, "metrologische" basismateriaal te kalibreren in de bestaande karakteristieke curve (trefwoord: standaardisatie).
Activiteit van de bètabron
De activiteit van de bètabron en dus het aantal bètadeeltjes dat deze uitzendt, neemt in de loop van de tijd af. De invloed van de afnemende activiteit op de meting kan worden gecompenseerd door een nieuwe normalisatie (kalibratie van de nul- en eindpunten van de karakteristieke curve) of door een nieuwe kalibratie. Lagere activiteit vereist meestal langere meettijden.
Opening grootte
Zowel het aantal bètadeeltjes uitgezonden door de bètabron als het aantal teruggestrooide bètadeeltjes is sterk afhankelijk van de grootte van de opening. Daarom is voor elke opening een aparte kalibratie nodig. Hoe groter de opening, hoe groter het aantal bètadeeltjes en hoe korter de meettijd kan zijn.
Welke norm wordt hier toegepast?
Bèta-achtergrondverstrooiingsmethode volgens DIN EN ISO 3543, ASTM B567 en BS 5411