Máy đo độ dày tia beta trong phát hiện trực tuyến lớp phủ/màng, chủ yếu dựa vào hai nguyên tắc vật lý là xuyên thấu và tán xạ ngược để đạt được phép đo động không tiếp xúc. Cơ chế cốt lõi của nó dựa trên các đặc tính phân rã của tia beta khi tương tác với vật chất, kết hợp với định luật Bill-Lambert (J=J₀e^(-μρt)) hoặc hiệu ứng tán xạ Compton, tính độ dày của vật liệu bằng cách phát hiện sự thay đổi cường độ tia.

Nguyên tắc đo thâm nhập

Thích hợp để giám sát trực tuyến các chất nền với cấu trúc composite mạ/phim. Sau khi dòng hạt phát ra từ một nguồn phóng xạ beta, chẳng hạn như Kr-85, xuyên qua vật liệu được đo, máy dò nhận được cường độ tia sau khi phân rã. Do hệ số hấp thụ (μ) của các hạt beta trong vật liệu có liên quan đến mật độ (ρ), lượng suy giảm cường độ tia (ΔI) có liên quan theo cấp số nhân với độ dày lớp phủ/màng (t) khi mật độ của chất nền không đổi. Ví dụ, trong quá trình phủ tấm pin lithium, máy đo độ dày tia beta có thể giám sát đồng bộ mật độ bề mặt của vật liệu cơ bản và mật độ cực một mặt sau khi sấy khô, thực hiện chuyển đổi thời gian thực của giá trị độ dày (phạm vi 0,1-2,2mm) thông qua đánh dấu mẫu tiêu chuẩn, với độ chính xác lên tới ± 0,1μm.

Nguyên tắc đo phân tán ngược

Đối với lớp mạ mỏng (<2,5μm) hoặc phát hiện lớp phủ, một số hạt được phản xạ lại máy dò do hiệu ứng tán xạ Compton sau khi chiếu tia beta vào mẫu. Cường độ phản xạ có liên quan đến số nguyên tử mạ, mật độ và độ dày, đặc biệt thích hợp để đo các lớp mạ kim loại quý (như vàng, bạc) hoặc các lớp phủ phi kim loại (như nhôm oxit, kẽm oxit). Tiêu chuẩn ISO3543-81 quy định rằng sự khác biệt giữa ma trận và số nguyên tử mạ cần ≥5 để đảm bảo độ chính xác, chẳng hạn như lớp mạ niken ma trận đồng (sự khác biệt số nguyên tử 28-7=21) có thể đáp ứng các điều kiện phát hiện.

Lợi thế kỹ thuật và phù hợp công nghiệp

So với máy đo độ dày tia X, thiết bị tia beta phù hợp hơn cho việc phát hiện trực tuyến các vật liệu cực mỏng (chẳng hạn như dải kim loại dưới 0,8mm) do năng lượng thấp, và tuổi thọ của nguồn phóng xạ lên đến hơn 10 năm, chi phí bảo trì thấp. Các kịch bản ứng dụng điển hình của nó bao gồm: kiểm soát vòng kín độ dày trong cán tấm nhôm, giám sát lượng keo của các sản phẩm cao su, phân loại độ dày lá đồng/nhôm của các thành phần điện tử, v.v. Máy đo độ dày tia beta tích hợp nền tảng phần mềm kiến trúc Huawei được giới thiệu vào năm 2025, đã thực hiện kết nối trực tiếp với hệ thống MES, hỗ trợ phân tích thống kê SPC và kiểm soát vòng kín dữ liệu độ dày, nâng cao đáng kể hiệu quả sản xuất.