Rutherford geri saçılma spektroskopisi (RBS), iyon saçılım
spektroskopisinin bir türüdür; örneğe göre ters yönde saçılmış 1-3 MeV enerjili
He+ iyonlarının veya protonların enerji spektrumlarının analizine
dayanır.
Rutherford geri saçılma spektroskopisi, iyon saçılım spektroskopisinde
olduğu gibi, numune yüzeyinden (derinlik) uzaklığın bir fonksiyon olarak,
numunelerin kimyasal bileşimi ve kristalliği hakkında ve tek kristalli bir
numunenin yüzey yapısı hakkında bilgi edinmeyi mümkün kılar. Bu yöntemin asıl
özelliği, katı bir gövdeye nüfuz etmiş olan ve derindeki atomlardan geri
saçılan yüksek-enerjili iyonların kullanılmasıdır.
Bu proseste bir
iyon tarafından kaybedilen enerji iki nedenden kaynaklanır. Birincisi, iyonun
katı hacmi içinde ileri ve geri hareket ederken (durma kaybı olarak
adlandırılan) sürekli olan enerji kaybıdır. Durdurma için enerji kaybı hızı, çoğu enerji için durdurma gücü, dE/dx
bilinir, bu da enerji skalasından derinlik skalasına geçişi kolaylaştırır.
İkincisi, saçıcı atomun kütlesi tarafından büyüklüğü belirlenen saçılma
enerjisinin bir defalık kaybıdır. (Örnek olarak, bir substrat üzerinde ince bir
film olan bir numunenin spektrumunun oluşumu Şekildeki diyagramda,
gösterilmiştir.)
Rutherford geri
saçılma spektroskopisinde monokristal örneklerin yapısını incelemek için kanal
oluşturma etkisi kullanılır. Bu etkinin özü, iyon demeti ana monokristal
simetri yönleri boyunca yönlendirildiğinde, yüzey atomlarıyla doğrudan çarpışmadan
kaçan iyonların, kristalde, atomların sıralanmasıyal oluşmuş kanallar boyunca
yüzlerce nanometreye kadar derine nüfuz edebilmesidir. İyon demetinin, kanal
yönleri boyunca ve onlardan farklı yönlerde yönlendirildiğinde üretilen
spektrumları karşılaştırarak, numunenin kristalin yapısı hakkında bilgi elde
edilebilir. İyonların yüzey atomlarıyla doğrudan çarpışmasının bir sonucunda
oluşan piklerin (yüzey piki denilen) analiz edilmesiyle yeniden yapılanma,
gevşeme (relaksasyon) ve adsorbatların varlığı gibi, yüzey yapısı hakkında
bilgi elde edilir.
Kütlesi m1 ve başlangıç enerjisi E0 olan
örnekten saçılan iyonların spektrumunun şematik diyagramı ((yapısal etkiler
olmadığı için film ve substratın amorf olduğu kabul ediliyor)
