Beta-背向散射法
確定具有 β 粒子的各種膜層.
透過 β 背向散射法,您可以利用放射性原子的輻射來測量各種基材上有機和無機層的厚度. 該測量是非破壞性的,並且根據實施情況,可以是非接觸式或接觸式.
這就是 beta 背向散射方法的工作原理.

在 β 背向散射過程中,同位素源發射 β 粒子(電子). β粒子是由放射性衰變產生的, 更準確地說: 原子核的β衰變. β粒子穿透工件的塗層和基材,並被兩種材料的原子散射. 為了測量塗層厚度,需要計算背散射電子的數量. 如果層厚度改變,背散射電子的數量也會改變.
這使得可以測量任何基材上任何材料的塗層厚度,只要塗層和基材的原子序數(核電荷數)足夠不同. 使用 β 背向散射方法,只能測量塗層系統的最上層. 此方法是一種非常普遍適用的塗層厚度測量方法.
這個方法用在哪裡?
- 用於裝飾部件、藝術品或航空航天應用的鎳、青銅或陶瓷上的非常厚的金塗層
- 用於高電流接點的銅管中的銀
- 鋼部件上的薄油和潤滑油膜可提供輕微的腐蝕保護
- 變壓器和電動機構造中, 電工鋼上的薄層漆
哪些因素會影響測量?
- β粒子的能量
- 塗層材料的密度
- 測量時間
- 塗層和基材的原子序差異
- 塗層的成分
- 中間層、基材的成分
- Beta 射源的活動
- 孔徑大小
正確的校準會帶來不同
Fischer 校準標準用於記錄塗層/基材組合的特性曲線,並使用適當的 β 射源進行測量,並考慮適當的孔徑(孔徑開口直徑是關鍵性的).
β輻射能量
膜層越厚,來自放射性原子核的電子的能量就必須越大. 在 Fischer,放射性核種 C-14(碳 14)、Pm-147(釩 147)、Tl-204(鉈 204)和 Sr-90(鍶 90)可用於各種層厚度.
密度
校準樣品層和真實樣品層的密度之間的差異可以透過使用簡單的校正因子(密度比)來補償修正.
測量時間
Beta 衰變是一個隨機過程. 這意味著每秒或多或少的原子核隨機衰變,導致衰變過程中發射的β粒子數量波動. 這種波動增加了測量的塗層厚度值的分散性. 如果要減少測量值分散的比例,則必須增加測量時間 - 無論是在校準期間還是在測量實際樣品時.
塗層和基材的原子序差異
背向散射β粒子的數量直接取決於塗層和基材的原子序數. 如果原子序數差異較小,則β粒子數量差異相應也較小. β粒子數量的差異越小(越大),測量值的分散性就越大 (越小). 這也可以透過更長的測量時間來補償.
膜層的組成
如果塗層的成分與用於校準的塗層相比發生變化,則可以在微小變化的情況下透過校正因子進行補償. 然而,在大多數情況下,需要對更改後的塗層進行新的校準.
中間層、基材的成分
如果「計量」基材的成分因中間層或基材實際成分的變化而發生變化,則在許多情況下可以透過將新的「計量」基材校準到現有特性曲線中來輕鬆補償修正(關鍵字: 標準化).
Beta 射源的活動
β源的活性及其發射的β粒子數量隨著時間的推移而減少. 活性降低對測量的影響可以透過新的歸一化(特性曲線的零點和端點的校準)或新的校準來補償. 較低的活性通常需要較長的測量時間.
孔徑開口尺寸
從 β 源發射的 β 粒子數量和反向散射 β 粒子數量在很大程度上取決於孔徑的大小. 因此,每個孔徑都需要單獨校準. 孔徑越大,β粒子的數量越多,測量時間就越短.
這裡應用哪個標準?
Beta 背向散射方法符合 DIN EN ISO 3543、ASTM B567 和 BS 5411