مقدمه:
تکنیک RBS یکی از تکنیک های تجزیه ای می باشد که اجبار استفاده از شتاب دهنده را بنا کرده است این یک ابزار مهم برای تجزیه مواد و ایجاد یک روش قدرتمند برای رسیدن به توزیع عمقی عناصر ناخالص در ppm در نواحی سطحی کم از نمونه می باشد و بر مبنای پراکندگی را در ؟؟ می باشد. همچنین به طور اختصار RBS هم نامیده می‌شود. که همان Ruther ford Backscattering Spectrometry می باشد. این روش از آنالیز بر مبنای آشکارسازی (تشخیص) ذرات باردار که به صورت الاستیک بوسیله هسته های نمونه مورد آنالیز پراکنده شده اند می باشد و می تواند بوسیله y(a,a)y نشان داد.
RBS انرژی ذرات باردار (معمولاً ) را اندازه می گیرد که از نمونه به صورت معکوس توزیع یافته (هندسه پخش ) میزان کاهش انرژی در برخورد با هسته های اتمی وابسته به عدد اتمی z هر عنصر حاضر در ماده هدف می باشد. اگرچه اندازه گیری های RBS فقط هنگامی می تواند خیلی درست و واقع گرایانه باشد که فقط در جهت وارونه (عقب) باشد در حالیکه اندازه گیری های عملی و قابل استفاده معمولاً شامل پخش در جهت وارونه به خوبی جهت جلو (به سمت جلو) می باشد و توزیع با غیر مقطع عرضی را در فون (سطوح متقاطع غیر را در ؟؟ اگر نیروهای هسته ای مهم شوند آن در انرژی های بالای برخوردی اتفاق می افتد و زوایای پراکندگی بالا و عدد اتمی پایین از ماده هدف).
بنابراین اسم RBS در برخی موارد اسم درستی انتخاب نشده است و RBS برخی اوقات پراکندگی الاستیک ذره ای (Particle Elastic Scattering) نامیده می شود.
تکنیک RBS به صورت گسترده برای آنالیز لایه نزدیک سطح جامدات بکار می رود و برای تعیین پروفایل غلظت مهم می باشد. عمق عناصر سنگین در مواد سبک به عنوان تابعی از انرژی آشکار می شود. استفاده از RBS با پرتو دوترون یک سازش مفید بین RBS پروتونی و ذرات می باشد که برای لایه های ضخیم تر اغلب در هنر و باستان‌شناسی مورد استفاده قرار می گیرد (Barfoot 1986) با استفاده از PIXE ، آنالیز چند عنصری در محدوده‌ی زیادی از عناصر در نواحی عمقی ممکن است، ولی تکنیک RBS یک نقطه مثبت نسبت به تکنیک در مواردی که توزیع عمقی یک یا عناصر بیشتر مطلوب می‌باشد، دارد ) عمق آنالیز شده (میکرومتر) برای یون های He و برای پروتونها)
روش های دیگر نمایش ناخالصی استفاده از واکنشهای هسته ای (NRA) می باشد که محدود به برخی عناصر سبک می شود.
سینماتیک:
برای تفرق (پراکندگی) در سطح نمونه تنها مکانیزم از دست دادن انرژی مومنتم که به اتم هدف منتقل شده می باشد نسبت انرژی اتم‌های پرتاب شونده قبل و بعد از برخورد عامل سینماتیکی گفته می شود.
مقدار بیشتری جدایی بین انرژی های اجزای به طور معکوس توزیع یافته از اجزاء سبک نسبت به اجزاء سنگین وجود دارد. بخاطر اینکه یک مقدار قابل توجه از مغتم جابجا شده از جزء برخوردی به اتم هدف سبک هنگامیکه جرم اتم هدف افزایش پیدا می کند، مغتم کمتری به اتم هدف منتقل می شود و انرژی اجزاء به طور معکوس توزیع یافته به صورت جانبی به انرژی اجزاء برخوردی نزدیک می شود. به این معنی است که RBS برای تشخیص بین دو جزء سبک خیلی مفیدتر از تشخیص بین دو عنصر سنگین است.
RBS قدرت تفکیک جرمی خوبی برای اجزای سبک دارد اما برای اجزای و عناصر سنگین وضوح و جرمی خوبی ندارد که برای رسیدن به وضوح جرمی خوب در پایان راه حلی آورده شده است.
برای مثال زمانی که به اجزاء سبک برخورد می کند (O,N,C) یک جزء قابل توجه از انرژی برخورد کننده (پرتاب شونده) به اتم هدف منتقل می شود و انرژی ثبت شده برای رویداد توزیع یافتگی به صورت معکوس خیلی کمتر از انرژی پرتو می باشد. معمولاً ممکن است که C ، N ، p و Si را از همدیگر مجزا کرد ولو اینکه این عناصر در جرم فقط در حدود 1amV باهم تفاوت دارند. بهرحال هنگامیکه جرم اتمی که به آن برخورد وارد می شود (یعنی جرم اتمی جزء نمونه) افزایش یابد جزء کمتر و کمتری از انرژی جزء پر تاب شده در طول برخورد به جزء هدف منتقل می شود و انرژی اتم به طور معکوس توزیع یافته شده به صورت مجانب ؟؟ پرتو نزدیک می شود.
ممکن نیست که W را از Ta و یا Fe را از Ni مجزا قرار داد زمانیکه این عناصر در یک عمق مساوی از نمونه قرار داشته باشند ولو اینکه این عناصر سنگین همچنین در جرم نیز فقط در حدود 1amV تفاوت دارند یک موضوع وابسته مهم این است که He نمی تواند به صورت وارونه از اتم های H یا He در یک نمونه پراکنده شود. عناصری سبک یا سبک تر از عناصر پرتاب شده در عوض می توانند در مسیر رو به جلو با انرژی قابل توجه پراکنده شوند. بنابراین، این عناصر نمی توانند با استفاده از RBS کلاسیک کشف شوند. اگرچه با جایگذاری یک آشکارساز بطوریکه این رویدادهای پراکندگی به سمت جلو می تواند ثبت شود، این عناصر می توانند به صورت کمی بوسیله یک اصل شبیه RBS اندازه گیری شوند.
سطوح متقاطع پراکندگی (Scattering cross sectous)
تعداد نسبی اجزاء توزیع معکوس یافته از یک اتم هدف درون یک زاویه فضایی داده شده برای یک تعداد داده شده از اجزاء برخوردی مربوط به تفاوت سطوح متقاطع پراکندگی می باشد. سطوح متقاطع پراکندگی بطور اساس متناسب با مربع عدد اتمی اتم هدف می باشد. عکس بازده نسبی برای He توزیع معکوس یافته از این عناصر را وقتی که در سطح نمونه آشکار شوند را نشان می دهد. نمودار نشان می دهد که RBS بیش از 100 برابر حساس می باشد (برای عناصر سنگین نسبت به عناصر سبک بدلیل سطوح متقاطع پراکنش بزرگتر عناصر سنگین.
قدرت بازدارندگی (Stopping Power)
فقط یک بخش کوچک از اجزاء برخوردی دستخوش برخورد نزدیک با یک هسته اتمی می شوند و به بیرون نمونه توزیع معکوس پیدا می‌کنند. اکثر اتم های He برخوردی (تابش) درون نمونه قرار می‌گیرند. زمانی که اجزاء تفحص به عمق کمی در چگالی متوسط نفوذ می‌کنند، انرژی جزء پرتاب شده به دلیل اثر متقابل با الکترون کاسته می شود. این بدان معنی است که یک جزء از یک عنصر در عمق کمی توزیع معکوس یافته، موقع اندازه گیری انرژی کمتر خواهد داشت نسبت به جزء‌ای که از عنصر مشابه به و از سوی سطح نمونه توزیع معکوس یافته است.
مقدار انرژی که جزء پرتاب شده نسبت به مسافتی که درون نمونه طی می کند از دست می دهد وابسته به جزء پرتاب شده سرعت آن عناصر در نمونه و چگالی مواد نمونه می باشد.
کاهش انرژی معمولی برای He ، 2MeV محدوده ای بین 100 تا می باشد. این کاهش انرژی وابسته به ترکیب نمونه و چگالی که دستگاه RBS از ضخامت لایه ها تهیه می کند و یک فرآیند که نقشه برداری عمقی نامیده می شود، دارد. اکثریت انرژی از دست رفته بوسیله مانع الکتریکی که به صورت (تقریباً) سایش (اصطکاکی) بین اجزاء کاوشگر (پرتابی) و ابرهای الکترونی از اتم های هدف می‌باشد، صورت می پذیرد.
مانع هسته ای بوسیله تعداد زیادی از برخوردهای اجمالی (زودگذر) اتفاق می افتد که این برخوردها در امتداد مسیر اتم های تابش می باشد و مانع هسته ای فقط در اجزاء با انرژی پایین در کاهش انرژی قابل توجه شرکت می کنند.