Development of new methodology and computational code for measuring metal thickness coating by means of x-ray fluorescence

Nesta tese foram realizados ensaios experimentais e computacionais sobre o transporte de raios X por energia dispersiva (EDRXF) em amostras. Os experimentos foram realizados utilizando dois kits de EDXRF, das fabricantes Bruker e Amptek na faixa de energia de 30 e 40 keV incidindo em amostras ferro, cobre e ligas de ferro e manganês e aço 1020. Foi analisada a viabilidade da utilização de dois métodos baseados na lei de Beer para determinação da espessura em revestimentos finos de níquel e zinco. As simulações utilizaram programas que simulam a passagem de radiação pela matéria baseados no método de Monte Carlo através dos softwares GEANT4, XRMC 6,4 e MCNPX 26e. Uma nova metodologia para determinação da área sob os picos característicos de energia foi proposta contendo diferentes algoritmos de interpolação, integrações e manipulações do espectro. O programa desenvolvido neste trabalho é capaz de determinar a espessura de revestimentos em materiais simulados homogêneos de maneira simples e rápida com erro absoluto abaixo de 0,6 μm para espessuras até 1 μm. Na faixa de 1 até 20 μm o erro se mostrou oscilante, tendo um dos métodos alcançado resultados mais compatíveis. Para as amostras experimentais não houve concordância entre os métodos propostos, novamente um dos métodos alcançou valores mais próximos ao esperado 10 μm.Present work performs experimental and computational studies about the transport of X-rays through matter using dispersive energy (EDRXF). The experiments were performed using two EDXRF kits, the Bruker and Amptek in energy range of 30 to 40 keV focusing on iron, copper, alloys of iron, manganese and the commonly used in industry steel 1020. Feasibility of using two methods based on Beer law with purpose to determinate the thickness of thin coatings of nickel and zinc were analyzed. Simulations were developed using consecrated programs based on the Monte Carlo method for transport of radiation through matter: the GEANT4 software, XRMC 6.4 and MCNPX 26e. A new methodology for determining the area under characteristic peaks of energy is presented. The methodology counts with different interpolation and integration algorithms, and also can provide spectral manipulation. The developed program in this work is able to determinate the thickness of coatings in simulated homogeneous materials using a simple and quick environment with absolute errors below 0.6 μm for thicknesses up to 1 micrometers. In the range of 1 to 20 μm error show oscillation. Results acquired with one of the methods achieved more consistent results. For the experimental samples there was no agreement among the proposed methods. In experimentation again, one of the methods shows values closer to the expected, about 10 micrometers