Метод Резерфордівського розсіяння назад

Резерфордівське розсіяння назад — метод елементного аналізу приповерхневих шарів речовини на основі резерфордівського розсіяння швидких заряджених частинок, зазвичай альфа-частинок або протонів.

Фізичні засади

При зіткненні швидкої зарядженої частинки (іона) з ядром атома мішені, частинка втрачає енергію, передаючи її ядру. Втрати енергії залежать від кута розсіяння та від мас розсіяної частинки й ядра. Ці втрати описуються кінематичним фактором k^[1]:

${\displaystyle E_{1}=k\cdot E_{0},}$

${\displaystyle k=\left({\frac {m_{1}\cos {\theta _{1}}\pm {\sqrt {m_{2}^{2}-m_{1}^{2}(\sin {\theta _{1}})^{2}}}}{m_{1}+m_{2}}}\right)^{2},}$

де ${\displaystyle E_{0}}$ та ${\displaystyle E_{1}}$ — енергії частинки до і після розсіяння, відповідно, ${\displaystyle m_{1}}$ та ${\displaystyle m_{2}}$ — маси частинки, що налітає на ядро, та маса ядра, відповідно, ${\displaystyle \theta _{1}}$ — кут розсіяння в лабораторній системі відліку.

Тож, в енергетичному спектрі частинок, що розсіялися назад на фіксований кут (${\displaystyle \theta _{1}>180}$°), спостерігаються піки, які відповідають різним масам ядер мішені. Оскільки частинки втрачають енергію не тільки при пружному зіткненні з ядрами мішені, а й іонізацію на шляху до зіткнення і після нього, уширення піків містить інформацію про глибину залягання атома розсіювача в зразку.