
【化】 ion scattering analysis (ISA)
離子散射分析(Ion Scattering Analysis)是一種基于帶電粒子與材料表面原子相互作用的分析技術,其核心原理是通過測量入射離子束與樣品碰撞後的能量及角度分布,推算材料表面成分、結構及缺陷信息。該技術廣泛應用于半導體、薄膜材料及表面科學領域,具有非破壞性、高靈敏度等特點。
離子散射遵循盧瑟福散射定律,散射離子的能量損失與靶原子質量相關。計算公式為: $$ frac{E}{E_0} = left( frac{costheta + sqrt{left( frac{M_2}{M_1} right) - sintheta}}{1 + frac{M_2}{M_1}} right) $$ 其中$E_0$為入射能量,$E$為散射能量,$M_1$和$M_2$分别為入射離子與靶原子質量,$theta$為散射角。
優勢包括可同時獲取成分與結構信息、無需樣品預處理;主要局限為對輕元素靈敏度較低,且需要超高真空環境(數據來源:德國馬普學會固體研究所技術報告)。
離子散射分析(Ion Scattering Spectroscopy,ISS)是一種通過測量離子與材料表面原子相互作用後的能量變化,來研究材料表面成分和結構的分析技術。以下是其核心要點:
離子散射分析基于彈性碰撞理論。當低能離子束(如He⁺、Ar⁺等)撞擊材料表面時,與表層原子發生彈性碰撞。散射離子的能量損失與靶原子的質量相關,滿足動量守恒關系: $$ ΔE = E_0 cdot frac{4M_1M_2}{(M_1+M_2)} cosθ $$ 其中,$E_0$為入射能量,$M_1$、$M_2$分别為入射離子和靶原子質量,$θ$為散射角。通過測量散射離子的動能,可反推出表面元素的種類。
該技術因無需複雜樣品制備,已成為表面科學和材料研發的重要工具,尤其在需要無損檢測的場合優勢顯著。
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