scholarly journals Fundamentals and Present Aspects of Ion Beam Technology. IV. Ion Beam Analysis. 7. Elastic recoil detection analysis.

RADIOISOTOPES ◽  
1995 ◽  
Vol 44 (5) ◽  
pp. 364-368
Author(s):  
Kenjiro OURA
Keyword(s):  
Ion Beam ◽  
Elastic Recoil ◽  
Elastic Recoil Detection Analysis ◽  
Ion Beam Analysis ◽  
Elastic Recoil Detection ◽  
Detection Analysis ◽  
Beam Analysis

Hydrogen Measurements in SiNx: H/Si Thin Films by ERDA

2007 ◽  
Vol 539-543 ◽  
pp. 3551-3556 ◽  
Author(s):  
Mihail Ionescu ◽  
Bryce Richards ◽  
Keith McIntosh ◽  
R. Siegele ◽  
E. Stelcer ◽  
...  
Keyword(s):  
Vapour Deposition ◽  
Surface Passivation ◽  
Ion Beam ◽  
Chemical Vapour ◽  
Energy Conversion Efficiency ◽  
Elastic Recoil ◽  
Elastic Recoil Detection Analysis ◽  
Elastic Recoil Detection ◽  
Detection Analysis ◽  
Deposition Conditions

Thin SiN film deposited on Si by plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD) is used for surface passivation of Si. During the PECVD process Hydrogen is incorporated into the SiN film, and the passivation properties of the resulting SiNx:H layers play an important role in enhancing the energy conversion efficiency of solar cells. It is believed that the Hydrogen present in SiNx:H is responsible for this enhancement, and therefore its concentration in the passivating layer is an important parameter. The Hydrogen composition and its depth profile in thin SiNx:H films of 20nm to 200nm was measured by elastic recoil detection analysis (ERDA), using a 1.7MeV He+ ion beam of (1x2)mm2, generated by a high stability 2MV Tandetron ion beam accelerator. Simultaneously, Rutherford backscattering (RBS) spectra were recorded for each sample. The results show that the Hydrogen concentration in the SiNx:H layers is dependent of the deposition conditions. Also, Hydrogen was found to be homogenously distributed across the SiNx:H layer thickness, and the SiNx:H/Si interfaces were well defined.

Characterization of Plasma Immersion Deposited Multilayer Coatings by Ion Beam Techniques Combined with Energy Filtered Transmission Electron Microscopy

2005 ◽  
Vol 908 ◽  
Author(s):  
Florian Schwarz ◽  
Joerg K. N. Lindner ◽  
Maik Häeberlen ◽  
Goetz Thorwarth ◽  
Claus Hammerl ◽  
...  
Keyword(s):  
Electron Microscopy ◽  
Ion Beam ◽  
Hard Coatings ◽  
Elemental Distribution ◽  
Elastic Recoil ◽  
Elastic Recoil Detection ◽  
Detection Analysis ◽  
Transmission Electron ◽  
Beam Analysis

AbstractMultilayered and nanostructured coatings of amorphous carbon (DLC), silicon composite multilayers and nanocluster containing films today have great potential for applications as hard coatings, wear reduction layers and as diffusion barriers in biomaterials. Plasma immersion ion implantation and deposition (PIII&D) is a powerful technique to synthesize such films. The quantitative nanoscale analysis of the elemental distribution in such multielemental films and thin film stacks however is demanding.In this paper it is shown how the high spatial resolution capabilities of energy filtered trans-mission electron microscopy (EFTEM) chemical analysis can be combined with accurate and standard-less concentration determination of ion beam analysis (IBA) techniques like Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) and Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA) to achieve absolute and accurate multielement concentration profiles in complicated nanomaterials.

scholarly journals Cross-section studies of deuteron reactions and application in light element ion beam analysis techniques

2020 ◽  
Author(s):  
Ελένη Ντέμου
Keyword(s):  
Ion Beam ◽  
Light Element ◽  
Nuclear Data ◽  
Nuclear Reaction Analysis ◽  
Elastic Recoil ◽  
Ion Beam Analysis ◽  
R Matrix ◽  
Detection Analysis ◽  
Beam Analysis ◽  
Nuclear Data Library

Οι αναλυτικές τεχνικές με δέσμες ιόντων (Ion Beam Analysis (IBA) techniques) χρησιμοποιούνται ευρέως για την ανάλυση στοιχείων ή/και ισοτόπων στα επιφανειακά στρώματα στερεών. Η ευρεία χρήση τέτοιων μεθόδων έγκειται στο γεγονός ότι είναι -σχεδόν- μη καταστροφικές για τα υπό ανάλυση δείγματα. H εφαρμογή τους περιλαμβάνει την ανίχνευση των σωματιδίων ή της ακτινοβολίας που προκύπτει μετά την αλληλεπίδραση των σωματιδίων της δέσμης με τα άτομα ή τους πυρήνες των επιφανειακών στρωμάτων του στόχου και καταλήγει στον ποσοτικό προσδιορισμό και στην κατά βάθος ανάλυση στοιχείων σε ένα δείγμα. Για να εφαρμοσθούν ιοντικές τεχνικές ανάλυσης και να εξαχθούν τα αντίστοιχα συμπεράσματα είναι απαραίτητη η εκ των προτέρων γνώση των αντίστοιχων τιμών της διαφορικής ενεργού διατομής. Ωστόσο, ο αναλυτικός υπολογισμός τέτοιων τιμών, στην ενεργειακή περιοχή των MeV, είναι αδύνατος εφόσον η φυσική που περιλαμβάνεται στην αλληλεπίδραση δέσμης-στόχου είναι μόνο μερικώς γνωστή. Επομένως, η εφαρμογή αυτών των αναλυτικών τεχνικών βασίζεται στην ύπαρξη των αντίστοιχων πειραματικών δεδομένων στην βιβλιογραφία. Τα ελαφρά στοιχεία χρησιμοποιούνται ευρέως στην βιομηχανία. Είναι καίριας σημασίας στον τομέα της ανάλυσης υλικών λόγω της ύπαρξης τους στα κεραμικά, στα γυαλιά και στα πολυμερή ενώ συχνά προστίθενται σε μεταλλικά κράματα με σκοπό να βελτιώσουν συγκεκριμένες ιδιότητες όπως είναι η σκληρότητα και η δυσκαμψία υλικών αλλά και η αντοχή τους στην φθορά και η θερμική αντίσταση. Συνεπώς, ο ακριβής ποσοτικός προσδιορισμός της κατά βάθος κατανομής των ελαφρών στοιχείων, τα οποία βρίσκονται σε μια πληθώρα διαφορετικών μητρών, έχει τεράστια σημασία για την σύγχρονη έρευνα και τεχνολογία. Τέτοια αποτελέσματα μπορούν να εξαχθούν με την εφαρμογή πυρηνικών αναλυτικών τεχνικών και πιο συγκεκριμένα μέσω της μεθόδου ανίχνευσης του ελαστικά ανακρουόμενου πυρήνα (ERDA - Elastic Recoil Detection Analysis) για λεπτά επιφανειακά στρώματα και μέσω της μεθόδου πυρηνικών αντιδράσεων (NRA - Nuclear Reaction Analysis) λόγω της παραγωγής απομονωμένων κορυφών (περιλαμβάνονται υψηλές τιμές Q) με αμελητέο υπόβαθρο. Παράλληλα, η χρήση της δέσμης δευτερίων παρουσιάζει το πολύ μεγάλο πλεονέκτημα της καλύτερης διακριτικής ικανότητας βάθους σε σύγκριση με μια δέσμη πρωτονίων και παράλληλα της ταυτόχρονης διέγερσης σχεδόν όλων των ελαφρών στοιχείων/ισοτόπων που συνυπάρχουν σε ένα δείγμα. Η εφαρμογή της τεχνικής d-NRA θα μπορούσε να ενισχυθεί με την ανάλυση των ελαστικών κορυφών που παράγονται ταυτόχρονα στο φάσματα με χρήση της ίδια πειραματικής διάταξης και συνθηκών. Η γενικευμένη εφαρμογή της τεχνικής EBS περιορίζεται κυρίως από τη μεγάλη βιβλιογραφική έλλειψη αξιόπιστων και ολοκληρωμένων δεδομένων ενεργών διατομών σε διάφορες γωνίες και ενέργειες κατάλληλες για την εφαρμογή ιοντικών τεχνικών ανάλυσης. Η συμβολή της παρούσας διατριβής στο πεδίο των ιοντικών τεχνικών ανάλυσης αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο μέρος είναι μια συνολική μέτρηση των τιμών της διαφορικής ενεργού διατομής της ελαστικής σκέδασης δευτερίων σε πολλά σημαντικά σταθερά ελαφρά ισότοπα και στοιχεία, όπως είναι 6Li, 7Li, 9Be, 14N, natO, 23Na και natSi, σε ενέργειες και γωνίες κατάλληλες για αναλυτικούς σκοπούς. Σε συγκεκριμένες περιπτώσεις (natO, 23Na, natSi) ελέγχθηκε και η αξιοπιστία των εξαγόμενων πειραματικών δεδομένων (benchmarking) με χρήση παχέων στόχων γνωστής και ακριβής στοιχειομετρίας. Όλες οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν στο εργαστήριο του Ινστιτούτου Πυρηνικής και Σωματιδιακής Φυσικής του Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος» χρησιμοποιώντας τον επιταχυντή 5.5 MV Tandem. Τα περισσότερα δεδομένα έχουν ήδη παραχωρηθεί στην IBANDL (Ion Beam Analysis Nuclear Data Library) υπό την αιγίδα της Διεθνούς Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας, ώστε να αξιοποιηθούν από τη διεθνή επιστημονική κοινότητα τόσο σε προβλήματα βασικής έρευνας όσο και σε τεχνολογικές εφαρμογές ανάλυσης υλικών. Το δεύτερο μέρος της παρούσας διατριβής έγκειται στην συμπλήρωση των πειραματικών δεδομένων της ελαστικής σκέδασης δευτερίων σε φυσικό οξυγόνο με θεωρητικούς υπολογισμούς με σκοπό την επέκταση της υπάρχουσας φαινομενολογικής μελέτης (evaluation) σε υψηλότερες ενέργειες δευτερίων. Το οξυγόνο επιλέχθηκε καθώς αποτελεί το πιο σημαντικό στοιχείο, μεταξύ των μελετώμενων, από άποψη εφαρμογών. Η θεωρητική μελέτη πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια της θεωρίας R-matrix, η οποία αποτελεί την καταλληλότερη θεωρητική προσέγγιση για τον υπολογισμό διαφορικών ενεργών διατομών ελαστικών σκεδάσεων συντονισμού. Η θεωρία R-matrix λαμβάνει υπόψιν της την αλληλεπίδραση του προσπίπτοντος ιόντος με τον πυρήνα συνολικά και οι παράμετροι του συγκεκριμένου θεωρητικού μοντέλου προσδιορίζονται με βάση τις πειραματικά προσδιορισμένες τιμές της διαφορικής ενεργού διατομής. Η παρούσα εργασία είναι δομημένη σε 2 αντίστοιχες ενότητες και συμπληρώνεται από το απαραίτητο θεωρητικό πλαίσιο και τις προοπτικές αυτής της μελέτης.

Analysis of Hydrogen Content in Hydride Film by Elastic Recoil Method

2012 ◽  
Vol 457-458 ◽  
pp. 170-173
Author(s):  
Chao Zhuo Liu
Keyword(s):  
Hydrogen Content ◽  
Ion Beam ◽  
Elastic Collision ◽  
Elastic Recoil ◽  
Hydrogen Atoms ◽  
Elastic Recoil Detection Analysis ◽  
Elastic Recoil Detection ◽  
Depth Profiles ◽  
Detection Analysis ◽  
Helium Ion

The essential principle of elastic recoil detection analysis (ERDA) of hydrogen content in the film and the experimental method were described briefly. The energy spectrum of the recoiled hydrogen atom can be obtained by the elastic collision of incident ion beam with hydrogen atoms in film, and the spectrum can be transferred easily into hydrogen concentration and depth profile. For illustrating the application of ERDA in hydrogen storage research, a beam of helium ion was used to recoil hydrogen in titanium hydride and deuteride film to obtain hydrogen contents and depth profiles. This technique was believed to be powerful in determining hydrogen content in hydride films.

Extended Damage Depth Determinations in AR- and H-Implanted Silica Glass

1993 ◽  
Vol 316 ◽  
Author(s):  
G.W. Arnold ◽  
G. Battaglin ◽  
P. Mazzoldi
Keyword(s):  
Silica Glass ◽  
Ion Beam ◽  
Fused Silica ◽  
Rutherford Backscattering ◽  
High Fluence ◽  
Elastic Recoil ◽  
Ion Beam Analysis ◽  
Elastic Recoil Detection ◽  
Beam Analysis ◽  
Damage Depth

ABSTRACTDamage depths for Ar-implanted fused silica have been examined by Rutherford backscattering (RBS) and elastic recoil detection (ERD) ion-beam analysis. H incursion (6 at. %) from ambient atmospheres to twice TRIM values was found for damage depths which intersected the surface. H implants were used to decorate Ar damage for deeper Ar implants. The incursion of H for high-fluence implants is important for optoelectronic applications.

Ion-Beam Analysis of Polymer Surfaces and Interfaces

MRS Bulletin ◽  
1996 ◽  
Vol 21 (1) ◽  
pp. 37-42 ◽  
Author(s):  
Edward J. Kramer
Keyword(s):  
Photoelectron Spectroscopy ◽  
Ion Beam ◽  
Inorganic Materials ◽  
Elastic Recoil ◽  
Short Article ◽  
Ion Beam Analysis ◽  
Elastic Recoil Detection ◽  
Neutron Reflection ◽  
Discouraged Workers ◽  
Beam Analysis

Ion-beam analysis of chemical composition as a function of depth is by now well-established for inorganic materials and is an important method of investigating growth of thin films. It has been applied to polymers much more recently, perhaps because fairly obvious problems with radiation damage discouraged workers in this field initially. Ion-beam analysis has developed, however, into a analytical tool that complements other methods, such as x-ray photoelectron spectroscopy and neutron reflection, very well. The purpose of this short article is to give the reader an introduction to its current uses in polymers.The ion beams of ion-beam analysis are typically highly energetic (1–5 MeV) beams of 4He++. While other beams are used, for example, 3He and 15N, alpha particle beams are used in the vast majority of experiments reported in the literature. Two major categories of experiments are carried out with such beams. Rutherford backscattering (RBS) spectrometry to detect heavy elements in the polymer and forward recoil spectrometry (FRES) (also known as elastic recoil detection) to detect the isotopes hydrogen and deuterium. The basic principles for each method are similar.

Yttrium Oxyhydrides for Photochromic Applications: Correlating Composition and Optical Response

2018 ◽  
Author(s):  
Dmitrii Moldarev ◽  
Elbruz M. Baba ◽  
Marcos V. Moro ◽  
Chang C. You ◽  
Smagul Zh. Karazhanov ◽  
...  
Keyword(s):  
Medical Devices ◽  
Ternary Diagram ◽  
Optical And Electrical Properties ◽  
Ambient Conditions ◽  
Elastic Recoil ◽  
Elastic Recoil Detection Analysis ◽  
Photochromic Properties ◽  
Smart Windows ◽  
Elastic Recoil Detection ◽  
Detection Analysis

It has been recently demonstrated that yttrium oxyhydride(YHO) films can exhibit reversible photochromic properties when exposed to illumination at ambient conditions. This switchable optical propertyenables their utilization in many technological applications, such as smart windows, sensors, goggles, medical devices, etc. However, how the composition of the films affects their optical properties is not fully clear and therefore demands a straightforward investigation. In this work, the composition of YHO films manufactured by reactive magnetron sputtering under different conditions is deduced in a ternary diagram from Time-of-Flight Elastic Recoil Detection Analysis (ToF-ERDA). The results suggest that stable compounds are formed with a specificchemical formula – YH<sub>2-δ</sub>O<sub>δ</sub>. In addition, optical and electrical properties of the films are investigated, and a correlation with their compositions is established. The corresponding photochromic response is found in a specific oxygen concentration range (0.45 < δ < 1.5) with maximum and minimum of magnitude on the lower and higher border, respectively.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document