Allgemein zu hoch-auflösender Rutherford Rückstreuspektrometrie
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Rutherford-Rückstreu-Spektroskopie Eine Methode zur Untersuchung dünner Schichten Die Rutherford-Rückstreu-Spektroskopie (abgekürzt RBS für engl. “Rutherford Backscattering Spectrometry”) ist eine Methode, mit der man die elementare Zusammensetzung dünner Schichten in die Tiefe verfolgen kann. He 0,5−2 MeV Wie funktioniert das? Detektor He He Probe mit dünnen Schichten a) schwerer Kern: Helium kommt mit viel Energie zurück Detektor − b) leichterer Kern: Helium kommt mit weniger Energie zurück • Man beschießt die Probe mit HeliumIonen (Energie ca. 0,5 - 2 MeV) und misst die Energie, mit der die Helium-Ionen wieder herauskommen, nachdem sie in der Probe auf einen Atomkern getroffen sind. • Daraus lässt sich rekonstruieren, welche chemischen Elemente in welcher Tiefe in der Schicht sind. Hier in Göttingen können wir die Energie der Helium-Ionen mit einem elektrostatischen Spektrometer messen. Das ist etwa zehn mal so genau wie bei herkömlichen RBS-Anlagen: • Dazu werden die Helium-Ionen in einem starken elektrischen Feld auf eine Kreisbahn gelenkt (Bild links). • Nur die Ionen mit genau der richtigen Energie gelangen durch den Aufbau hindurch (blaue Bahn), Ionen mit zu viel Energie werden nicht stark genug abgelenkt (rot), Ionen mit zu geringer Energie werden zu stark abgelenkt (grün). + Helium−Ionen, die aus 0 bis 20 kV der Probe kommen Detektor Beispielmessung: Probe: Al2O3 Detektor Au Gd Ni Helium−Ionen Intensität [willk. Einheit] 1000 rot: gemessenes Energiespektrum 500 kV Ionen− Beschleuniger IONAS Probe 800 600 2 nm Die Messmethode ist nach Ernest Rutherford benannt. 400 200 5 nm 10 nm 0 320 340 360 II. Physikalisches Institut 380 400 420 440 Energie [keV] Durch Beschuss einer dünnen Goldfolie mit Alphateilchen (Helium-Ionen) und Messung der Energie der rückgestreuten Teilchen konnte er um 1911 zeigen, dass Atome aus einem positiven Kern und einer negativen Elektronenhülle bestehen.
