3-75 无损测定铀材料上镀层的厚度

韦孟伏 鲜晓斌 刘继东 齐红莲 任大鹏

　　在深入开展铀及铀合金抗腐蚀性能研究的过程中，铀材料表面电镀铝，提高该材料的抗腐蚀性能是目前采用的手段之一。为了对这种手段的工艺和最终质量进行检测，希望实现无损、准确地测量在铀及铀合金上铝镀层厚度及其分布。用X射线荧光分析方法测镀层厚度，基于X射线可激发微小区域，可方便地对镀层工件的镀层厚度进行逐点定位测量，由此实现描绘整个镀层工件的镀层厚度分布图。

　　根据射线与物质相互作用和原子核衰变理论，讨论初级X射线与铝镀层和铀基体物质、铀的特征线与铝镀层之间的相互作用、铀基体的放射性对测量铝厚度的影响程度。提出强度与镀层厚度关系的数学模型，以及在同一数学模型中，根据铝镀层厚度的实际情况分别选用铀的M和L线测定薄样和厚样：镀层厚度在6～18m m范围内时，利用AlK、UMa 特征线强度比与镀层厚度的关系式

（1）

　　镀层厚度在18~85m m范围内时，利用AlKa 、ULa 特征线强度比与镀层厚度的关系式

（2）

　　经过电镀、线切割、电镜测厚等工艺和手段，制备了一系列工作样品，采用准直技术对工作样品的小区域进行测量，然后利用测量的特征线强度结果和工作样品的已知厚度进行最小二乘法回归分析，分别计算出上述两式中与工作条件和质量吸收系数有关的常数A、B、A₁、B₁。并通过大量实验验证强度与镀层厚度关系的数学模型。建立了无损测定铀材料上铝镀层厚度（6~85mm）的测试方法。对6~18m m厚的试样，方法的精密度优于3%；对18~85m m厚的试样，方法的精密度优于5%。对该类镀层部件进行多点定位测量，可形象地描绘出镀层厚度分布图。实验证明，该研究成果用于测定U材料上铝镀层厚度是一种无损、快速、准确的方法。