Das Beta-Strahlendickenmesser basiert bei der Onlineprüfung von Beschichtungen/Filmen hauptsächlich auf den beiden physikalischen Prinzipien der Penetration und der umgekehrten Dispersion, um die berührungsfreie dynamische Messung zu erreichen. Sein Kernmechanismus basiert auf den Abbauungseigenschaften von Beta-Strahlen bei der Wechselwirkung mit Substanzen und berechnet die Materialdicke durch Erkennung von Strahlenintensitätsänderungen in Kombination mit dem Bill-Lambert-Gesetz (J = J0 e^(-μρt)) oder dem Compton-Streueffekt.
Penetratives Messprinzip
Für die Online-Überwachung von Substraten und Beschichtungs-/Folienkompositstrukturen. Die Partikelströmung, die von einer Beta-Strahlungsquelle wie Kr-85 ausgestrahlt wird, durchdringt das gemessene Material und empfängt die abgeschwächte Strahlenintensität vom Detektor. Da der Absorptionskoeffizient der Betapartikel im Material (μ) mit der Dichte (ρ) korreliert, ist der Strahlenintensitätsabfall (ΔI) exponentiell mit der Beschichtungs-/Filmdicke (t), wenn die Substratdichte konstant ist. Beispielsweise überwacht das Beta-Strahlendickenmesser bei der Polarbeschichtung von Lithiumbatterien die Oberflächendichte des Substrats und die einseitige Dichte des Trocknenpoles synchron und ermöglicht eine Echtzeit-Konvertierung von Dickenwerten (0,1-2,2 mm-Bereich) mit einer Genauigkeit von ± 0,1 μm durch Standardprobenkalibrierung.
Umkehrtes Streuungsmessprinzip
Bei einer dünnen Beschichtung (<2,5 μm) oder Beschichtungsdetektion werden einige Partikel aufgrund des Compton-Streueffekts auf den Detektor reflektiert, nachdem die Probe mit Beta-Strahlen bestrahlt wurde. Die Reflexionsstärke hängt von der Atomzahl, der Dichte und der Dicke der Beschichtung ab und eignet sich insbesondere für die Messung von Edelmetallbeschichtungen (z. B. Gold, Silber) oder Nichtmetallbeschichtungen (z. B. Aluminiumoxid, Zinkoxid). Die ISO 3543-81-Norm sieht vor, dass der Unterschied zwischen der Atomzahl der Substrate und der Beschichtung ≥ 5 sein muss, um die Genauigkeit zu gewährleisten, z. B. eine Kupfer-Substrate-Nickelschicht (Atomzahl-Unterschied 28-7 = 21) kann die Prüfbedingungen erfüllen.
Technische Vorteile und industrielle Anpassung
Im Vergleich zu Röntgendickenmessen sind Beta-Strahlengeräte aufgrund der geringeren Energie besser geeignet für die Online-Detektion von extrem dünnen Materialien (z. B. Metallbändern unter 0,8 mm) und eine Lebensdauer der Strahlenquelle von mehr als 10 Jahren mit niedrigen Wartungskosten. Typische Anwendungsszenarien umfassen: Schließkreissteuerung der Dicke beim Walzen von Aluminiumplatten, Überwachung der Beschichtungsmenge von Gummiprodukten, Sortierung der Dicke von Kupferfolie / Aluminiumfolie für elektronische Komponenten usw. Das integrierte Beta-Strahlendickenmesser der Huawei-Architektur-Softwareplattform, das 2025 auf den Markt gebracht wird, ist direkt mit dem MES-System verbunden und unterstützt die statistische Analyse von SPC und die geschlossene Kreislaufsteuerung von Dickendaten, um die Produktivität erheblich zu verbessern.