GB 5931-1986 轻工产品金属镀层和化学处理层的厚度测试方法 β射线反向散射法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准轻工产品金属镀层和化学处理层的厚度测试方法。射线反向散射法Thickness testing method of the metal deposits and conversion coatings for the light indus trial products Ray backscattering 本标准详细说明应用F射线反向散射仪器无损测量覆盖层厚度的方法。UDC 621. 794 621.1 &1 ;6a GB 5931-86 ISO 3543-1” 1 本标准等同采用国际标准IS0 3543 1981金属和非金属保护层一厚度的测定一fl反向散射法队1 应用范

2、围本方法适用于测量金属或非金属基体上的金属和非金属覆盖层的厚度。使用本方法，对覆盖层和基体的原f量或等值原子量应该相差一个适当的数值。2 本标准中采用的有关名词定义2. 1 放射性衰减：一种自然的核蜕变。蜕变中放射粒子或Y射线，或随着轨道电子捕获而发射x射线，或原子核发生自然的裂变。2. 2 fl粒f,F粒于是带正或带负电荷的电了，它是在核蜕变过程中由原T核或中于发射的。2.3发射H的同位素、启发射源、F发射体3一种其核发射。粒子的物质。F发射体可以按其蜕变时释放出来的粒子最大能级分类。2.4电子伏特2是一个能量单位，等于一个电子通过电位差为1伏的能量变化（1电子伏特1.602 x 1019焦

3、耳）。因为这个单位对所遇到的。粒于来说太小，所以通常用百万电子伏特CMeV）表示。2.5放射性强度s在一个适当小的时间间隔内，定数量物质发生的自然蜕变数除以该时间间隔。所以在自反向散射测量中，放射性强度越高，相应的R粒F发射就越多。放射性强度的国际单位是贝克勒尔（Bq），用在H反向散射仪器的放射元素的放射性强度通常以微居里（Ci）表示，1微居里（ICi =3.7 104 B q）表示每秒钟有3.7104个蜕变。2.6 半衰期s对一个放射衰减过程，它的放射性强度减少到它原来数值一半所需的时间。2.7散射g入射的粒f或射线与粒f或许多粒f碰撞而使其方向或能量发生变化的过程。2.8反向散射2粒f从它

4、进入物体的同一表面离卅该物体的散射。2.9物体的反向散射系数R，物体反向散射的粒子数与人射粒子数之忱。R与同位素的放射性强度和测量时间无关。2. 10反向散射计数2. 10 .1 绝对反向散射讨数均在A个规定的时间！画阳内，检测器接收到的反射粒f数。x与同位素的放射性强度、测量时间、测量系统的几何形状、检测器的性能与享有关。通常，设米覆盖基休得到的计数为町，由覆盖层材料得到的计数为民，为了得到这些数值，基体和覆盖层的厚度都应超过其饱和厚度。国家标准局198603-11发布1986 12-01实施19 GB 5931 86 2. 10 .2 归一化反射计数句：一个与同位素的放射性强度、测量时间和

5、检测器性能1：关的数值，它由下式计算2x -x, 2确X, -Xo 式中IX。一基体材料在饱和厚度时的绝对反向散射计数，x，一一覆盖层材料在饱和厚度时的绝对反向散射计数$2一一有覆盖层试样的反向散射计数。每次计数从相同的时间间隔取得。为简便起见，通常将Xn乘100后，把归一化反射计数作为一个百分数表示。2. 11 归一化反向散射曲线：把覆盖层厚度作为凡的函数绘出的曲线。2. 12 等效视在原子序数2一种可能是合金或化合物的材料，如果某一元素的反向散射系数R与这种材料相同，则该元素的原子序数可视为这种材料的等效原子序数。2.13饱和厚度g当散射体厚度的增加，而所产生的反向散射不再改变，这一种情况

6、下的材料最小厚度值即饱和厚度。2. 14密封的射线源g放射源被密封在一个具有牢固结合的盖子的容器内。为了在使用和磨损的条件下，防止放射性材料泄漏和与人接触，容器和盖于应该自己合得很坚固。密封射线源也可称为密封的同位素。2. 15 孔眼g支撑试样障板的开口，决定试样被测厚度面积的尺寸。这障板也被称为台板、开孔的台扳或试样支座。2. 16放射源的几何结构g指放射源、开孔台板和检测器的空间配置。2. 17 死区时间2盖革白弥勒计数管对接收更多的粒子不再有反应的那个时间间隔。2.18分辨时间，盖革弥勒计数管及其连接的电f装置当计数电路对输入更多的脉冲不再产生响应的恢复时间。事原理当F粒子射到材料上，其

7、中一部分被反向散射。这反向散射基本上是该材料原子序数的函数。如果物体表面有覆盖层，基体与覆盖材料的原f序数相差又足够大，那末，反散射的强度将在基体与覆盖层反向散射强度之间。用适当的仪器显示，就可以根据反向散射强度测出每一单位面积覆盖层的质量，如果覆盖层的密度均匀，它就与厚度成正比，即与被测面积内的平均厚度成正比。表示覆盖层厚度与F反向散射强度关系的曲线是连续的，并且可以细分为三个区域。如图1所示，z轴为归一化计数句，U轴为对数坐标表示的覆盖层厚度。在Olffl J L奇低原f序数材料的台板Jti在野尽可能大的孔iii!更为有利。然i旬，如果孔版的边缘磨损或拟坏，戎者试样不能l0边缘适当的tff

8、触，仍然会产生测量误差。为f避免另个变垦f!ll试样的尺、i的影响，试样i：的测量面积成该不变，也就是说，.fLH应该比被视l表面的I面积要小。5.4覆盖以厚度5.4. 1 在对数I（域，相对测量误差近似水变，l.L；为最小1点。5.4.2 在线中j区域，以单位阳积质单或厚度.11：乏的绝对测量误差近似不变。这就意味着随着覆盖屈辱度减少，相对误差附加。靠近几0.35的地方，绞tJ：氏和对数以的相对误差大致相等。这就意味着为了实用目的，可以用该l.的相对i又差来计算鞍个线性I片域的绝对民差。5.4.3 在双曲线区域，测量误差总是比较大，因为白反向散射强度的个较小变化将使被测覆盖层厚度的测量值产生

9、个大的变化。5.5检测器的分辨时间因为盖革fri：勒计数管有死区时间（2.17),i生数仪表显1J的计数总是低7用其他方法所得的实际的H粒f反向散射沂数。除非iI数率很，（：j，它才不致r：降低测量精度。5.6放射源的几何形状放射ff)j、相对于试样的某一个位置放置，可以获得最好的测量精度。这个位置与日粒f祀的对准、孔眼的部位、形状和尺寸有关。如果可能，射线的反而散射大部分应该来自试样，而不是来自台板。通常，当同位素支在有孔眼的台板二，并被调节到最佳位置肘，测量误差可以减到最小。友装放射源必须严格遵守说明书的规定。5. 7 曲率这个方法对试样的曲率敏感，但是如果试样表面i凸入台板孔恨的尺寸不超

10、过50微米，或者用只有臼i式样相同的曲字的标样进行过校il二，则归化反向散射曲线仍然相同。应用专门选择的孔眼台板或时，并颜先安装同位素在一个问定的最佳位置，情或曲面试样就可以得到近似相同的读数，这就可以把、l气面校正标准用于曲面试样的测量小。最大孔眼尺寸和i式样表面曲率的关系，大多数悄况下，每种仪器是不同的。因此这方面的资料最好从制；者取得。5.8 l击体厚度5.8. 1 覆盖层和基体材料之间没有ljI间以的试样这种试验方法对基体厚度敏感。但对1二每种同位东和材料都有个l恪界厚度，称为“ti性0ol、门、句？、y、| 俨、户、 、飞画 伪、 户、 俨、？主凸、p、. 、? e | c 6 8 密度，克米310 12 14 16 18 20 22 60, 00 4甜llld素量国酷100量酣60 40 10 2 一附加说明：本标准自Ij I华入民共和l叫轻i飞IV.I引11挂出。本标准由j.海市H用五金r1lv.研究所、l：海市轻l：业Jf究所负责起草。牛；标lfuk要起草人何长：林、张福林、董f成。28