วิธีการวัดแบบ beta-backscatter
กำหนดชั้นต่างๆ ด้วยอนุภาคบีตา.
ด้วยวิธีการวัดแบบ beta-backscatter คุณสามารถวัดความหนาของชั้นอินทรีย์และอนินทรีย์บนพื้นผิวที่หลากหลายได้โดยใช้รังสีจากอะตอมกัมมันตภาพรังสี. การวัดเป็นแบบไม่ทำลายผิวและขึ้นอยู่กับการใช้งาน ไม่ว่าจะแบบไม่สัมผัสหรือสัมผัสกัน.
นี่คือวิธีการทำงานของวิธี beta-backscatter.
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