RBS教程：理论

卢瑟福背向散射（RBS）基于原子核之间的碰撞，其名称来源于欧内斯特·卢瑟福勋爵，他在1911中率先提出了具有原子核的原子概念。 它涉及测量光束中离子的数量和能量，该光束在与已经靶向光束的样品的近表面区域中的原子碰撞后反向散射。

有了这些信息，就可以确定原子质量和元素浓度与表面下的深度。 RBS非常适合测定比基质主要成分重的微量元素浓度。 它对光质量的敏感性以及远低于表面的样品的组成都很差。

当用高能粒子束轰击样品时，绝大多数粒子将被植入材料中并且不会逸出。 这是因为原子核的直径约为1e-15 m，而原子核之间的间距约为2e-10 m。 一小部分入射粒子确实与样品上方几微米的原子之一的原子核发生直接碰撞。 这种“碰撞”实际上并不涉及弹丸离子与目标原子之间的直接接触。 发生能量交换是由于彼此之间非常靠近的原子核之间存在库仑力。 但是，可以使用经典物理学将相互作用精确地建模为弹性碰撞。

给定角度的粒子反向散射测量的能量取决于两个过程。 粒子在碰撞之前和之后穿过样品时会损失能量。 能量损失的数量取决于该材料的制动力。 碰撞本身也会使粒子失去能量。 碰撞损失取决于目标原子的弹丸质量。 碰撞前后弹丸的能量之比称为运动因子。

从样本中的给定元素发生的反向散射事件的数量取决于两个因素：元素的浓度和其核的有效大小。 材料引起碰撞的概率称为散射截面。