O medidor de espessura de raios beta na inspeção em linha de revestimento / película fina baseia-se principalmente em dois princípios físicos de penetração e dispersão inversa para obter medições dinâmicas sem contato. Seu mecanismo principal é baseado nas propriedades de decadência dos raios beta quando interagem com a matéria, combinando a lei de Bill-Lambert (J = J0 e^(-μρt)) ou o efeito de dispersão de Compton para calcular a espessura do material através da detecção de mudanças na intensidade dos raios.
Princípio de medição penetrante
Monitoramento on-line para substratos e estruturas compostas de revestimento/película fina. O fluxo de partículas emitidas por fontes de radiação beta (como Kr-85) penetra no material testado e a intensidade de raios decaída é recebida pelo detector. Como o fator de absorção das partículas beta no material (μ) está relacionado com a densidade (ρ), quando a densidade do substrato é constante, a quantidade de decadência da intensidade dos raios (ΔI) é exponencialmente relacionada com a espessura do revestimento / película fina (t). Por exemplo, no processo de revestimento polar de bateria de lítio, o medidor de espessura de raios beta pode monitorar sincronicamente a densidade da superfície do substrato e a densidade unilateral do pólo após secagem, permitindo a conversão em tempo real de valores de espessura (faixa de 0,1-2,2 mm) com precisão de ± 0,1 μm através da calibração de amostras padrão.
Princípio de medição de dispersão inversa
Para a detecção de revestimentos finos (<2,5 μm) ou revestimentos, algumas partículas são refletidas para o detector devido ao efeito de dispersão de Compton após exposição à amostra com raios beta. A resistência à reflexão está relacionada com o número atômico, a densidade e a espessura do revestimento, especialmente para medições de revestimentos de metais preciosos (como ouro, prata) ou revestimentos não metálicos (como óxido de alumínio, óxido de zinco). A norma ISO 3543-81 especifica que a diferença de número atômico de matriz e revestimento deve ser ≥ 5 para garantir a precisão, por exemplo, a camada de níquel de matriz de cobre (diferença de número atômico 28-7 = 21) pode atender às condições de teste.
Vantagens tecnológicas e adaptabilidade industrial
Em comparação com o medidor de espessura de raios X, o equipamento de raios beta é mais adequado para a detecção on-line de materiais extremamente finos (como fitas metálicas abaixo de 0,8 mm) devido à baixa energia, com uma vida útil de fonte de radiação de mais de 10 anos e baixos custos de manutenção. Seus cenários de aplicação típicos incluem: controle de circuito fechado de espessura no laminamento de chapas de alumínio, monitoramento de volume de colagem de produtos de borracha, seleção de espessura de folha de cobre / folha de alumínio para componentes eletrônicos, etc. O medidor de espessura de raios beta integrado na plataforma de software de arquitetura Huawei, lançado em 2025, está conectado diretamente ao sistema MES, apoiando a análise estatística do SPC e o controle de circuito fechado de dados de espessura, melhorando significativamente a eficiência da produção.