离子散射光谱和卢瑟福后向散射

ISS测量的是动能一种从样品表面弹性散射的低能初级离子。如果离子穿透到第一原子层以下，非弹性散射的概率也会变得很高，并且，通过由此产生的多次碰撞，离子会损失很大一部分能量。因此，离子散射光谱通常由一系列弹性散射峰组成叠加在非弹性散射离子的大背景上。

散射前后离子能量的比值是入射离子质量和表面散射原子质量的复杂函数。该函数还包括入射离子的初始路径与其散射路径之间的夹角。

ISS的巨大价值在于它能够对表面的顶层原子层进行采样，而其他表面敏感技术只能对几个原子层进行采样。主离子束的能量通常约为1 keV，光谱中的峰值位置取决于特定的散射气体使用。离子散射光谱本质上不包含化学信息;因此，该技术被严格地用作元素分析的定性和半定量工具。

ISS对每一种比氦重的元素都很敏感，因为氦是最轻的同位素离子是氦-3，散射元素必须比散射气体重。特异性，或分离两种特定元素的能力，取决于所使用的散射气体。ISS在其最敏感和最不敏感的元素之间只显示出信号强度的微小变化;它可能是定性表面工作中最普遍可用的表面技术，它的能力定量分析可与AES相媲美。

ISS具有类似于SIMS的表面测绘能力，尽管它在本质上没有那么敏感。ISS还可以进行深度分析，特别是在10纳米的深度。这是通过允许离子梁溅射连续层的表面，同时获得离子散射光谱。这利用了ISS测量过程中总会伴随溅射的事实。

卢瑟福后向散射光谱学(RBS，以英国物理学家的名字命名)欧内斯特·卢瑟福)的运作原理与ISS相同。主离子束是弹性散射的，散射离子的能量和角度提供了样品中散射原子质量的信息。RBS与ISS的不同之处在于使用了更高能量的主离子束，在MeV范围内，而ISS则在keV范围内。更高能量的RBS离子束使其更深入样品，在1 μm的量级上，也在弹性散射后离开表面，而其能量或路径没有被路径上的原子显著改变。因此，RBS本质上不是一种表面敏感技术，但如果它存在于块状材料表面，并且来自块状材料的信号不干扰来自表层的信号，那么它可以作为一种厚度为3纳米的表面层。(在ISS和RBS中，灵敏度与原子序数的平方成正比。)

苏格兰皇家银行也有独特的能够测量高达50纳米的表面层厚度。进入和离开样品的离子经历电子“阻力”，使它们稍微变慢，这产生了可预测的后向散射能量的扩散。散射离子束产生的峰值相应变宽，信号的能量分布与样品的厚度精确相关。这使得RBS能够测量绝对深度分布，这是其他技术无法做到的。理想情况下，这种测量可以在轻原子基体上沉积的重原子层上做得最好。相反，在重原子基质上的轻原子层，光谱更复杂，也更难解释。