Método de retrodifusão beta
Determinar uma variedade de camadas com partículas beta.
Com o método de retrodifusão beta, é possível medir a espessura de camadas orgânicas e anorgânicas numa grande variedade de substratos, utilizando a radiação de átomos radioactivos. A medição é não destrutiva e, dependendo da implementação, sem contacto ou com contacto.
É assim que funciona o método de retrodifusão beta.
No processo de retrodispersão beta, uma fonte de isótopos emite partículas beta (electrões). As partículas beta são produzidas pelo decaimento radioativo (mais precisamente: decaimento beta) dos núcleos atómicos. As partículas beta penetram no revestimento e no material de base da peça de trabalho e são dispersas pelos átomos de ambos os materiais. Para medir a espessura do revestimento, conta-se o número de electrões retrodifundidos. Se a espessura da camada mudar, o número de electrões retrodifundidos também muda.
Isto torna possível medir a espessura de revestimentos de qualquer material em qualquer material de base, desde que os números atómicos (números de carga nuclear) do revestimento e do material de base sejam suficientemente diferentes. Com o método de retrodifusão beta, apenas a camada superior de um sistema de revestimento pode ser medida. O método é um método de medição da espessura do revestimento de aplicação muito universal.
Onde esse processo é utilizado?
Revestimentos de ouro muito espessos em níquel, bronze ou cerâmica, usados em peças decorativas, objetos de arte ou aplicações aeroespaciais.
Prata em tubos de cobre para contatos de alta corrente.
Películas finas de óleo e lubrificante em peças de aço, como proteção leve contra corrosão.
Camadas finas de verniz em aço elétrico, utilizadas na construção de transformadores e motores elétricos.
Que fatores podem influenciar a medição?
- Energia das partículas beta
- Densidade do material do revestimento
- Tempo de medição
- Diferença entre os números atômicos do revestimento e do material base
- Composição do revestimento
- Camadas intermediárias e composição do material base
- Atividade da fonte radioativa de partículas beta
- Tamanho da abertura (diâmetro do colimador)
A calibração correcta faz a diferença
Os padrões de calibração Fischer são utilizados para registar uma curva caraterística para a combinação revestimento/material de base a medir com a fonte beta adequada e tendo em conta a abertura adequada (o diâmetro de abertura da abertura é decisivo).
Energia da radiação beta
Quanto mais espessa for a camada, maior deve ser a energia dos electrões dos núcleos atómicos radioactivos. Na Fischer, os radionuclídeos C-14 (carbono-14), Pm-147 (promécio-147), Tl-204 (tálio-204) e Sr-90 (estrôncio-90) estão disponíveis para uma vasta gama de espessuras de camada.
Densidade
As diferenças entre as densidades da camada das amostras de calibração e da camada das amostras reais podem ser compensadas através da utilização de um simples fator de correção (razão entre as densidades).
Tempo de medição
O decaimento beta é um processo aleatório. Isto significa que mais ou menos núcleos atómicos decaem aleatoriamente a cada segundo, o que resulta em flutuações no número de partículas beta emitidas durante o decaimento. Esta flutuação aumenta a dispersão dos valores medidos da espessura do revestimento. Para reduzir esta proporção de dispersão dos valores medidos, é necessário aumentar o tempo de medição - tanto durante a calibração como durante a medição das amostras reais.
Diferença entre os números atómicos do revestimento e do material de base
O número de partículas beta retrodifundidas depende diretamente do número atómico do revestimento e do material de base. Se a diferença entre os números atómicos for pequena, a diferença no número de partículas beta é correspondentemente pequena. Quanto menor (maior) for a diferença no número de partículas beta, maior (menor) será a dispersão do valor medido. Isto também pode ser compensado por um tempo de medição mais longo.
Composição da camada
Se a composição do revestimento mudar em comparação com o revestimento utilizado para calibração, isto pode ser compensado por um fator de correção no caso de pequenas alterações. Na maioria dos casos, contudo, é necessária uma nova calibração com o revestimento alterado.
Camadas intermédias, composição do material de base
Se a composição do material de base "metrológico" se alterar devido a camadas intermédias ou a alterações na composição real do material de base, isto pode, em muitos casos, ser facilmente compensado através da calibração do novo material de base "metrológico" na curva caraterística existente (palavra-chave: normalização).
Atividade da fonte beta
A atividade da fonte beta e, consequentemente, o número de partículas beta que emite, diminui com o tempo. A influência da diminuição da atividade na medição pode ser compensada por uma nova normalização (calibração dos pontos zero e final da curva caraterística) ou por uma nova calibração. Uma atividade mais baixa requer normalmente tempos de medição mais longos.
Tamanho da abertura
Tanto o número de partículas beta emitidas pela fonte beta como o número de partículas beta retrodifundidas dependem fortemente da dimensão da abertura. Por conseguinte, é necessária uma calibração separada para cada abertura. Quanto maior for a abertura, maior será o número de partículas beta e mais curto será o tempo de medição.
Que norma é aplicada neste caso?
Método de retrodifusão beta de acordo com as normas DIN EN ISO 3543, ASTM B567 e BS 5411
