Спектроскопия обратного Резерфордовского рассеяния

Введение………………………………………………………………….…………3
Глава 1. Физические основы метода обратного Резерфордовского рассеивания………………………………………………………………….………4
Глава 2. Экспериментальное методы РОР………………………….……….……11
2.1 Электростатический генератор Ван де Граафа…………………….……..…..11
Глава 3. Аналитические характеристики метода РОР………………….………..16
3.1 Избирательность метода……………………………………………………….16
3.2 Чувствительность метода………………………………………..………...…..18
3.3 Точность метода, образцы сравнения…………………………………………20
Заключение………………………………………………………………………….21
Список использованной литературы…………………………………………..….22

2.1 Источники ионов. Электростатический генератор Ван де Граафа

Генератор Ван де Граафа – высоковольтный генератор, принцип работы которого основан на электризации движущейся диэлектрической ленты. Первый генератор был разработан в 1929 году американским физиком Робертом Ван де Граафом и допускал разность потенциалов до 80 киловольт. В 1931 и 1933 годах были построены более мощные генераторы, позволявшие получать напряжение до 7 миллионов вольт.

Электростатический генератор Ван де Граафа

Принцип работы:
• Ионизация воздуха под высоким напряжением (50 кВ)

• Коронный разряд, ионы заряжают ремень, вращение блоков задается мотором

• Заряд переносится ремнем вверх до сборника

• Сфера заряжается до высокого потенциала, ограничения связаны с коронным разрядом, зависят от формы поверхности, ее чистоты и т.д.
...

3.1 Избирательность метода

Избирательность является важнейшей характеристикой многоэлементных методов анализа, к числу которых относится обратное рассеяние атомов. Она характеризуется массовым разрешением:



где - минимальная разница в массе атомов соседних элементов, которые еще можно различить по спектру. Как было показано выше, масса атомов определяется по результатам измерения величины кинематического коэффициента Кi, который зависит от соотношения М1/М2 и угла рассеяния и θ. Различие энергии ионов, испытавших обратное рассеяние на атомах заданной массы, увеличивается с ростом М1 и и. Массовые разрешение определяется выражением

Где - минимальное расстояние по энергии между двумя линями (ступеньками) в спектре, при котором эти линии (ступеньки) разделяются между собой.
...

3.2 Чувствительность метода

Чувствительность метода заключается в его способности обнаруживать разницу между близкими концентрациями атомов определяемого элемента. Предел обнаружения указывает на наименьшее содержание элемента, которое может быть обнаружено с определенной достоверной вероятностью. Предел обнаружения превышения полезного фонового сигнала и ограничивает применимость метода при низких концентрациях.
Чувствительность метода, обратного рассеивания быстрых ионов зависит от массы, порядкового номера глубины залегания атомов определяемого элемента в Матрице. Если предел обнаружения Ci мин обнаружен в нескольких образцах, необходимо выделить два случая.

1. Спектр ионов, обратнорассеянных от исследуемых атомов, перекрывается с о спектром ионов, рассеянных атомами матрицы. Это встречается, когда легкие атомы находятся в тяжелой матрице, или когда атомы тяжелой примесей находятся на больших глубинах из легкой матрицы.


3.3 Точность метода, образцы сравнения

Метод обратного рассеяния быстрых ионов позволяет производить абсолютные измерения величин концентрации атомов и толщины пленок различного состава. Погрешность измерения выхода обратноррассеянных ионов зависит от точности определения начальной энергии ионов Е0, числа ионов попадавших на образец за время получения спектра – D , геометрии рассеяния и телесного угла детектора – dΩ, эффективность и энергетического разрешения спектрометрического тракта δЕд. калибровка энергии первичного ионного пучка по ядерным реакциям позволяет определять величину Е0 с точностью 0.1%.
Погрешность мониторирования пучка обычно составляет 5%, но при использовании специального оборудования, обеспечивающего наиболее полный сбор заряда с образца, точность измерения D-значения может быть увеличена до 1,5%.
Неточность измерения угла рассеяния θ в ±0.2% приводит к ошибке в определении выхода приблизительно в 0,2% .
...