с. 1
налітали первинний іон з масою М0 і енергією Е0 стикається з почилих атомом поверхні (які мають масу М1 і енергію Е2 = 0), передає йому частину своєї кінетичної енергії і змінює свою траєкторію від первісного напрямку на кут ? ( кут розсіяння). Атом віддачі М1 з отриманою енергією Е2 відлітає під кутом віддачі ? вглиб твердого тіла. Енергії розсіяного іона Е1 і атома віддачі Е1 визначаються з умови законів збереження енергії та імпульсу за прикладом розрахунку зіткнення двох більярдних куль. Енергія пружно розсіяних іонів і атомів віддачі визначається співвідношеннями:
Е1 = Е0 [Mо/(Mo + M1)] ^ 2 * {cos ? + [(M1/Mo) ^ 0.5-sin ^ 2?] ^ 0.5} ^ 2, (1)
E2 = E0M0 M1/​​(M0 + M1) 2 cos2 ? ,
де Ео і Мo - енергія і маса бомбардують іонів, ? - кут розсіяння, M1 - маса атомів поверхні.
Ці формули справедливі при М1> Мо. Енергія відображених іонів зростає із збільшенням маси атомів мішені М1, при цьому швидкість росту в області великих значень мас атомів сповільнюється, так як енергія є функцією відношення мас М1/М0 взаємодіючих частинок. p align="justify"> Величина кута розсіяння залежить від прицільного параметра p - найкоротшої відстані траєкторії іона від центру атома за відсутності взаємодії, змінюється в межах від нуля до 180о і визначається інтегралом розсіяння найпростіше у відносній системі координат (в О-системі ):
? отн = ? - ? rмін? [P/(1 - U (r)/Eотн - r2/p2) 1/2] dr (2)
де Еотн = Е0 [M0/(M0 + M2)] - енергія іона у відносній системі координат; U (r) - потенціал взаємодії іона з атомом; rмін - відстань мінімального зближення іона і атома при зіткненні (апсідальной відстань); r - відстань від іона до центру атома, що змінюється від часу. Для перекладу значення відносного кута розсіяння ? отн в значення в лабораторній сістемекоордінат ? служить формула
В
Рис. 2
? = Sin? отн/(M 0/M2 - cos? отн). (3)
Спектрометр назад розсіяних іонів низьких енергій містить іонну гармату, тримач досліджуваного об'єкта, енергетичний аналізатор, поміщені у вакуумну камеру. В якості первинних іонів використовуються іони інертних газів (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Вони не взаємодіють з поверхнею хімічно і зважаючи на малу енергії адсорбції не накопичуються на поверхні. Великі потенціали іонізації атомів інертних газів сприяють підвищеної нейтралізації іонів відбитих від другого атомного шару поверхні і виділенню сигналу в спектрі тільки від першого шару атомів. Величина первинного струму вибирається з умови, щоб у процесі аналізу доза опромінення іонами поверхні була б менше кількості атомів на опромінюваної поверхні. При цьому кожен іон в середньому падає на НЕ бомбардувати свіжу поверхню. Цією умовою забезпечується достовірність результатів елементного аналізу. При тривалості реєстрації спектру в одиниці хвилин величина зондуючого струму становить порядку 10-8 - 10-9 А. Чим менше первинний струм, тим менше реєстрований сигнал розсіяних іонів. Токи розсіяних іонів становлять 10-19 - 10-12 А і вимірюються в режимі рахунку іонів за допомогою вторинного електронного помножувача і широкосмугового (імпульсного) підсилювача. p align="justify"> Енергетичний спектр розсіяних іонів реєструється під певним кутом розсіювання за допомогою енергетичного аналізатора з малим кутом входу. Якщо виміряти енергії піків у спектрі, то при відомих масі М0, енергії Е0 первинних іонів та вугіллі розсіяння ? можна визначити масу атомів, від яких розсіюються іони з такою енергією за наступною формулою, отриманої з формули ():
M1 = M0 (1 - E1/E0 - 2 (E1/E0) 1/2 cos ? ) /(1-E1/E0). (4)
Таким чином, метод СОРІНЕ дозволяє здійснювати аналіз елементного складу одного зовнішнього атомного шару поверхні і з кількісної інтерпретацією за величинами піків. p align="justify"> Відповідно до формули (4) від кожного типу атомів в спектрі утворюється один пік. За відсутності жодних втрат кількість розсіяних іонів Nпік в піке домішкових атомів М1 ...
