卢瑟福背散射(RBS)在材料表征中的应用(2)

材料表征中卢瑟福背散射表征手段的原理及运用

4、阻止截面 阻止截面 能量损失dE/dx随着靶的元素组成和密度变化而变化，因而对于具体的靶难 以查到其dE/dx值。为此引入了阻止截面 的概念。 dE/dx包括了高速的入射离子穿过其路径上原子的电子云时的能量损失，以 及在路径上与靶的原子核发生大量小角度碰撞时的能量损失 所以 d /d 及在路径上与靶的原子核发生大量小角度碰撞时的能量损失。所以，dE/dx 可以看作是入射离子通过其路径上的靶原子时所可能发生的全部能量损失 过程的一种平均值。也可以解释为暴露于离子束之下的每个靶原子独立贡 献的共同结果。 献的共同结果 假设靶的厚度为 x，靶原子密度为N，则在此 x厚度中损失的能量 E正比于 将其 数 ： N x，将其比例系数定义为阻止截面 1 dE N dx 的单位为eV cm2/原子。一般写为eV cm2 。因为其量纲 与核物理中的其他截面不同，所以称之为阻止本领。阻止本领 是按照每个原子计算的，所以它与靶的原子密度没有关系。对于 常用的 粒子，在能量从0.4 ~ 4 MeV的范围内，所有元素的阻止本领都有 半经验的表格。见：W.K. Zhu, J.W. Mayer and M.A. Nicolet, Backscattering Spectrometry,  Academic Press, 1978.

材料表征中卢瑟福背散射表征手段的原理及运用

5、布拉格定律 布拉格定律阻止截面 具有线性叠加特性，称为布拉格定律。是由布拉格1905年首先提 出的。对于一个AmBn分子或者具有相当于AmBn组成的混合物，其阻止截面 AmBn由下式给出： Am Bn m n AB式中， A和 B分别是A原子和B原子的阻止本领。设在化合物 式中 原子的阻止本领 设在化合物AmBn分子中 的体密度为NAmBn，则离子在此材料中的能量损失为：dE dxAm Bn N Am Bn Am Bn上述计算公式与单元素靶相同