ВУЗ:
Составители:
48
4.4. Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда
Метод обратного рассеяния Резерфорда (ОРР) является одним из са-
мых высокочувствительных методов поэлементного анализа. Метод осно-
ван на облучении поверхности объекта остросфокусированным пучком
ионов с энергией от 0,1 до 5 МэВ (обычно используются ионы гелия или
водорода). Диаметр пучка, как правило, составляет от 10 мкм до 1 мм. В
методе ОРР используется явление кулоновского рассеяния
быстрых ионов
ядрами исследуемого вещества на углы, превышающие 90° (отражение в
обратном направлении). Зависимость энергии рассеянного иона от массы
рассеивающего ядра обеспечивает принципиальную возможность эле-
ментного анализа вещества объекта-мишени.
Рассмотрим физические основы метода, которые были заложены Э.
Резерфордом в 1911 году. Вследствие упругих соударений с атомами об-
лучаемого вещества первичные ионы
теряют энергию. Параметром, связы-
вающим энергию первичных ионов Е
0
с энергией обратно отраженных ио-
нов E
1
, является кинематический фактор k, равный отношению Е
1
/E
0
. Если
использовать законы сохранения энергии и импульса, то можно показать,
что кинематический фактор равен
,
2
2
M
1
M
1
2
sin
2
M
1
M
1cos
2
M
1
M
k
где М
1
и М
2
– массы иона и ядра атома мишени соответственно; θ – угол
рассеяния ионов.
При угле θ равном 180°, т. е. при лобовом столкновении частиц, ко-
гда энергия, передающаяся от налетающего иона атому мишени, достигает
максимального значения, выражение для кинематического фактора приоб-
ретает удобный для анализа вид:
.
2
1
M
2
M
1
M
2
M
k
Из полученных выражений можно сделать следующие выводы.
Во-первых, величина k не может превышать единицу, поскольку налетаю-
щий ион может передать атому мишени лишь часть своей энергии.
Во-вторых, при определенном угле рассеяния θ значения кинематического
фактора различны для рассеивающих ядер с разными массами, причем,
чем меньше масса рассеивающего атома, тем меньше
величина кинемати-
ческого фактора. Это факт является фундаментом метода ОРР. В-третьих,
чем ближе угол рассеяния θ к 180°, тем больше отличаются кинематиче-
ские факторы для атомов с близкими массами.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 46
- 47
- 48
- 49
- 50
- …
- следующая ›
- последняя »
