
【化】 ion scattering spectroscopy; ISS
【化】 ion scattering spectroscopy; ISS
imitate; knowledge; learn; mimic; school; study; subject of study
離子散射能譜學(Ion Scattering Spectroscopy, ISS)是一種基于離子與物質表面原子相互作用原理的表面分析技術。其核心是通過測量入射離子束與樣品表面原子碰撞後的能量分布,獲取表面單層元素的定性與定量信息,以及結構特征。以下是其核心要點:
當低能離子(通常為惰性氣體離子如 He⁺、Ne⁺)以特定角度入射到材料表面時,會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直接相關,遵循經典二體碰撞動力學公式: $$ frac{E_1}{E_0} = left( frac{cos theta + sqrt{mu - sin theta}}{1 + mu} right) $$ 其中 $E_0$ 為入射能量,$E_1$ 為散射能量,$theta$ 為散射角,$mu = M_2 / M_1$($M_1$ 為入射離子質量,$M_2$ 為靶原子質量)。通過測量 $E_1$ 即可反推靶原子質量 。
僅探測最表層(1–2 個原子層),因離子與次表層原子碰撞概率極低 。
能量譜峰位置直接對應靶原子質量,適用于除氫、氦外的所有元素 。
散射離子強度與表面原子濃度成正比,可實現半定量分析 。
用于催化劑活性位點表征、合金表面偏析研究等 。
實時監測外延薄膜的覆蓋度與界面擴散 。
結合散射角變化,可推斷吸附分子的取向與鍵合位點 。
中文術語 | 英文術語 |
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離子散射能譜學 | Ion Scattering Spectroscopy (ISS) |
散射角 | Scattering Angle |
能量損失譜 | Energy Loss Spectrum |
表面單層靈敏度 | Monolayer Sensitivity |
權威參考文獻:
離子散射能譜學(Ion Scattering Spectroscopy, ISS)是一種通過分析離子與材料表面原子彈性散射後的能量分布,來研究表面成分和結構的分析技術。以下是其核心要點:
離子束(如He⁺、H⁺等)轟擊材料表面時,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。根據能量和動量守恒定律,散射離子能量 (E) 與初始能量 (E_0) 的關系為: $$ frac{E}{E_0} = left[ frac{(M_2 - M_1 sintheta)^{1/2} + M_1 costheta}{M_1 + M_2} right] $$ 其中,(M_1) 為入射離子質量,(M_2) 為靶原子質量,(theta) 為散射角。當 (theta=90^circ) 時,公式簡化為 (frac{E}{E_0} = frac{M_2 - M_1}{M_2 + M_1})。
通過結合低能和高能技術,離子散射能譜學在表面科學和材料分析中具有不可替代的作用。
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