El nombre de esta técnica de análisis de materiales proviene de las investigaciones realizadas por el físico Ernest Rutherford a principios de este siglo, y con las cuales llegó a establecer su modelo atómico. Por las características del método también se le conoce como retrodispersión de iones.
Básicamente, el principio consiste en colocar un blanco frente a un haz monoenergético de iones de hidrógeno, helio o cualquier otro elemento, normalmente ligeros. Los iones retrodispersados provenientes del blanco como resultado de la interacción son detectados y analizados.
Para los iones que son dispersados por la superficie de la muestra se tendrá la siguiente expresión de la energía E:
donde E0 es la energía de incidencia del ion y K es el llamado factor cinemático de dispersión. Este factor proporciona información acerca de la masa del átomo blanco.
La forma de estudiar dicha energía consiste en contar el número de partículas que son retrodispersadas con energías que están dentro de intervalos que cubren a su vez todo el intervalo de energías esperadas como resultado de esa retrodispersión. Por su relación con el espectro en un analizador multicanal, a los pequeños intervalos de energía en adelante se les denominará canales.
La forma y la altura del espectro encierran información cuantitativa del blanco. Existen diversas aproximaciones para obtener dicha información y por ello se comenzará con la más simple.
El dispositivo experimental para aplicar la Retrodispersión de Rutherford se puede apreciar en la figura 1. En ella, el acelerador provee un haz (generalmente de iones de He con una energía de alrededor de 2 MeV) para hacerlo incidir sobre un blanco que se encuentra en la cámara de dispersión, que debe hallarse al vacío. La corriente del haz puede integrarse mediante un digitalizador de corriente y un escalador. En la cámara, y a un ángulo lo más aproximado posible a 180º, se coloca un detector de barrera superficial. A éste se le conecta un preamplificador, el cual envía la señal al amplificador, que a su vez transfiere la señal al analizador multicanal. Aquí finalmente se obtiene el espectro de RBS de la muestra de interés. Normalmente, el analizador multicanal ya se encuentra conectado a una computadora, con la cual es posible hacer el análisis del espectro mediante programas adecuados, para así obtener las características de la muestra, tanto en concentración como en profundidad.
Figura 1. Diagrama del dispositivo experimental para RBS. |
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