วิธีการวัดแบบ beta-backscatter

กำหนดชั้นต่างๆ ด้วยอนุภาคบีตา.

ด้วยวิธีการวัดแบบ beta-backscatter คุณสามารถวัดความหนาของชั้นอินทรีย์และอนินทรีย์บนพื้นผิวที่หลากหลายได้โดยใช้รังสีจากอะตอมกัมมันตภาพรังสี. การวัดเป็นแบบไม่ทำลายผิวและขึ้นอยู่กับการใช้งาน ไม่ว่าจะแบบไม่สัมผัสหรือสัมผัสกัน.

นี่คือวิธีการทำงานของวิธี beta-backscatter.

This is how the beta backscatter method works

ในกระบวนการ beta-backscattering แหล่งกำเนิดไอโซโทปจะปล่อยอนุภาคบีตา (อิเล็กตรอน). อนุภาคบีตาเกิดจากการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี (แม่นยำยิ่งขึ้น: การสลายเบต้า) ของนิวเคลียสของอะตอม. อนุภาคบีตาจะทะลุผ่านการเคลือบและวัสดุฐานของชิ้นงาน และกระจัดกระจายไปตามอะตอมของวัสดุทั้งสอง. ในการวัดความหนาของชั้นเคลือบ ให้นับจำนวนอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายกลับ. หากความหนาของชั้นเปลี่ยนแปลง จำนวนอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายกลับก็จะเปลี่ยนไปด้วย.

ทำให้สามารถวัดความหนาของการเคลือบของวัสดุใดๆ บนวัสดุฐานใดๆ โดยมีเงื่อนไขว่าเลขอะตอม (หมายเลขประจุนิวเคลียร์) ของสารเคลือบและวัสดุฐานแตกต่างกันเพียงพอ. ด้วยวิธีเบต้าแบ็คสแคทเตอร์ จะสามารถวัดได้เฉพาะชั้นบนสุดของระบบการเคลือบเท่านั้น. วิธีการนี้เป็นวิธีการวัดความหนาของชั้นเคลือบที่ใช้กันแพร่หลายมาก.

กระบวนการนี้ใช้ที่ไหน?

  • การเคลือบทองอย่างหนามากบนนิกเกิล บรอนซ์ หรือเซรามิก สำหรับชิ้นส่วนตกแต่ง วัตถุศิลปะ หรือในการใช้งานด้านการบินและอวกาศ
  • เงินในท่อทองแดงสำหรับหน้าสัมผัสกระแสสูง
  • ฟิล์มน้ำมันและสารหล่อลื่นบางๆ บนชิ้นส่วนเหล็ก ช่วยป้องกันการกัดกร่อนเล็กน้อย
  • ชั้นบางๆ ของแล็กเกอร์บนเหล็กไฟฟ้าในการก่อสร้างหม้อแปลงไฟฟ้าและมอเตอร์ไฟฟ้า

ปัจจัยใดที่มีอิทธิพลต่อการวัด?

  • Ernergy ของอนุภาคบีตา
  • ความหนาแน่นของวัสดุเคลือบ
  • เวลาวัด
  • ความแตกต่างระหว่างเลขอะตอมของสารเคลือบและวัสดุฐาน
  • องค์ประกอบของการเคลือบ
  • Interlayers องค์ประกอบของวัสดุฐาน
  • กิจกรรมของแหล่งที่มาเบต้า
  • ขนาดของรูรับแสง
  • การสอบเทียบที่ถูกต้องทำให้เกิดความแตกต่าง

      มาตรฐานการสอบเทียบของ Fischer ใช้เพื่อบันทึกเส้นโค้งลักษณะเฉพาะสำหรับการผสมวัสดุเคลือบ/ฐานที่จะวัดด้วยแหล่งกำเนิดเบต้าที่เหมาะสม และคำนึงถึงรูรับแสงที่เหมาะสม (เส้นผ่านศูนย์กลางของช่องเปิดเป็นสิ่งสำคัญ).

  • พลังงานของรังสีบีตา

      ยิ่งชั้นหนาเท่าไร พลังงานของอิเล็กตรอนจากนิวเคลียสของอะตอมกัมมันตภาพรังสีก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น. ที่ Fischer นิวไคลด์กัมมันตรังสี C-14 (คาร์บอน-14), Pm-147 (โพรมีเทียม-147), Tl-204 (แทลเลียม-204) และ Sr-90 (สตรอนเซียม-90) มีให้เลือกหลายชั้นตามความหนาของชั้น

  • ความหนาแน่น

      ความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นของชั้นของตัวอย่างการสอบเทียบและชั้นของตัวอย่างจริงสามารถชดเชยได้โดยใช้ปัจจัยการแก้ไขอย่างง่าย (อัตราส่วนของความหนาแน่น).

  • เวลาวัด

      การสลายตัวของเบต้าเป็นกระบวนการสุ่ม. ซึ่งหมายความว่านิวเคลียสของอะตอมจะสลายตัวแบบสุ่มทุกๆ วินาทีไม่มากก็น้อย ซึ่งส่งผลให้เกิดความผันผวนของจำนวนอนุภาคบีตาที่ปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัว. ความผันผวนนี้จะเพิ่มการกระจายของค่าความหนาของชั้นเคลือบที่วัดได้. หากสัดส่วนของการกระจายของค่าที่วัดได้ลดลง จะต้องเพิ่มเวลาในการวัด - ทั้งในระหว่างการสอบเทียบและเมื่อทำการวัดตัวอย่างจริง.

  • ความแตกต่างระหว่างเลขอะตอมของสารเคลือบและวัสดุฐาน

      จำนวนอนุภาคเบตาที่กระจัดกระจายกลับนั้นขึ้นอยู่กับเลขอะตอมอะตอมของสารเคลือบและวัสดุฐานโดยตรง. หากความแตกต่างของเลขอะตอมมีน้อย ความแตกต่างของจำนวนอนุภาคบีตาก็จะน้อยตามไปด้วย. ยิ่งความแตกต่างในจำนวนอนุภาคบีตาน้อยลง (มากขึ้น) ค่าที่วัดได้ก็จะยิ่งมากขึ้น (น้อยลง. นอกจากนี้ยังสามารถชดเชยได้ด้วยระยะเวลาการวัดที่นานขึ้นอีกด้วย.

  • องค์ประกอบของชั้น

      หากองค์ประกอบของการเคลือบเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเทียบกับการเคลือบที่ใช้ในการสอบเทียบ สิ่งนี้สามารถชดเชยได้ด้วยปัจจัยการแก้ไขในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย. อย่างไรก็ตาม ในกรณีส่วนใหญ่ จำเป็นต้องปรับเทียบใหม่โดยมีการเคลือบผิวที่เปลี่ยนแปลงไป.

  • ชั้นกลาง องค์ประกอบของวัสดุฐาน

      หากองค์ประกอบของวัสดุฐาน "มาตรวิทยา" เปลี่ยนแปลงเนื่องจากชั้นกลางหรือการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบที่แท้จริงของวัสดุฐาน ในหลายกรณีสามารถชดเชยได้อย่างง่ายดายด้วยการปรับเทียบวัสดุฐาน "มาตรวิทยา" ใหม่ให้เป็นเส้นโค้งลักษณะเฉพาะที่มีอยู่ (keyword: standardization).

  • กิจกรรมของแหล่งที่มาเบต้า

      กิจกรรมของแหล่งกำเนิดเบต้าและจำนวนอนุภาคบีตาที่ปล่อยออกมาจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป. อิทธิพลของกิจกรรมที่ลดลงต่อการวัดสามารถได้รับการชดเชยด้วยการทำให้เป็นมาตรฐานใหม่ (การสอบเทียบศูนย์และจุดสิ้นสุดของเส้นโค้งคุณลักษณะ) หรือโดยการสอบเทียบใหม่. กิจกรรมที่ต่ำกว่ามักต้องใช้เวลาในการวัดนานขึ้น.

  • ขนาดช่องเปิด

      ทั้งจำนวนอนุภาคบีตาที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดบีตาและจำนวนอนุภาคบีตาที่กระจัดกระจายกลับนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของรูรับแสงอย่างมาก. จึงมีการสอบเทียบแยกกันสำหรับแต่ละรูรับแสง. ยิ่งรูรับแสงกว้างขึ้น จำนวนอนุภาคบีตาก็จะยิ่งมากขึ้น และเวลาในการตรวจวัดก็จะสั้นลงด้วย.

ใช้มาตรฐานใด?

วิธีการวัด Beta backscattering ตามมาตรฐาน DIN EN ISO 3543, ASTM B567 และ BS 5411