Tecniche IBA

(Ion Beam Analysis)

Cos’è l’Archeometria?

E’ l’area delle applicazioni delle discipline scientifiche, inclusa la Fisica, che hanno come oggetto le misure riferite a oggetti antichi.

In particolare, ma non esclusivamente, le datazioni.

I metodi di analisi fisiche devono essere non distruttivi e perciò sono importanti alcuni metodi di Fisica atomica (Ion Beam Analysis) e di Fisica nucleare.

Analisi di materiali - COME?Analisi di materiali - COME?

• analisi chimicaanalisi chimica

• spettrometrie nel visibile, I.R., U.V.spettrometrie nel visibile, I.R., U.V.

• tecniche “nucleari”:tecniche “nucleari”:

tecniche di attivazione (con neutroni)tecniche di attivazione (con neutroni)

fluorescenza X (XRF)fluorescenza X (XRF)

Ion Beam Ion Beam AnalysisAnalysis (PIXE, PIGE, RBS, ....)(PIXE, PIGE, RBS, ....)

Tecniche di Tecniche di Ion Beam AnalysisIon Beam Analysis

• insieme di metodologie della fisica nucleare, insieme di metodologie della fisica nucleare,

basate sull’uso di piccoli acceleratori di basate sull’uso di piccoli acceleratori di

particelle, estremamente efficaci per particelle, estremamente efficaci per

determinare la composizione di un qualsiasi determinare la composizione di un qualsiasi

campionecampione

Ion Beam Analysis (IBA)Ion Beam Analysis (IBA)

campionecampionefascio di particellefascio di particelle

rivelatorerivelatore

radiazione caratteristicaradiazione caratteristica

Lapislazzuli

0

200

400

600

800

1000

C o

n t

e g

g i

Na

Al

Si

S

K

Ca

spettro di spettro di energieenergie

segnalisegnali

Ion Beam Analysis – Il principio

a

raggio X(PIXE)

raggio (PIGE)

particella diffusa (RBS)

Ion Beam AnalysisIon Beam Analysis

• quantitativa, multi-elementalequantitativa, multi-elementale• molto sensibile molto sensibile veloce, veloce, basse correnti dibasse correnti di fascio fascio non distruttiva non distruttiva

• analisi di superficie (15-20 analisi di superficie (15-20 m m tipicamente)tipicamente)

• micro-analisimicro-analisi

• fasci esterni fasci esterni

La tecnica PIXE (Particle Induced X-ray Emission) è una metodica analitica relativamente recente. È stata introdotta dal Lund Institute of Technology nel 1970.

Nel 1970, infatti, Johansson et al. hanno dimostrato che il bombardamento di un campione con un fascio di protoni di pochi MeV genera l’emissione di raggi X caratteristici e che questo fenomeno rappresenta la base per una tecnica d’analisi molto sensibile. Questi studi sono stati possibili grazie alla disponibilità dei nuovi rivelatori al Si(Li), verso la fine degli anni ‘60, che hanno permesso di fatto la rivelazione dei raggi X caratteristici con una sufficiente risoluzione energetica.

PIXE

PIXE

PIXE

Processi di diseccitazione atomica

Efficienza di fluorescenzaEfficienza di fluorescenza

PIXE

Principio dell’analisi Principio dell’analisi PIXEPIXE

• dunque, anche le differenze tra di esse, cioè le dunque, anche le differenze tra di esse, cioè le energie dei raggi X, sono caratteristiche della energie dei raggi X, sono caratteristiche della specie atomica da cui sono emessispecie atomica da cui sono emessi

la rivelazione e classificazione delle energie X la rivelazione e classificazione delle energie X permette di identificare e quantificare i differenti permette di identificare e quantificare i differenti elementi presenti nel campione-bersaglio del elementi presenti nel campione-bersaglio del fasciofascio

• le energie degli elettroni nei diversi le energie degli elettroni nei diversi livelli atomici sono caratteristiche di livelli atomici sono caratteristiche di ciascuna specie atomicaciascuna specie atomica

XRF

PIXE

Lo spot colpito dal fascio protonico ha un'area variabile tra 4 mm2 e pochi µm, mentre lo strato interessato in profondità è di circa 100 µm

L'informazione che si ottiene dalla tecnica PIXE è relativa agli elementi presenti sulla superficie del campione

PIXE

Strumenti per la PIXE• Dal punto di vista tecnologico, gli strumenti

PIXE utilizzati in campo archeometrico sono spesso assemblati in casa e hanno quindi una diffusione commerciale limitata. Gli strumenti da laboratorio (a lato) possono richiedere dispositivi ingombranti e poco comuni come un acceleratore di Van de Graaff (sotto); gli strumenti portatili sono assai poco diffusi (dx in basso) per le difficoltà tecniche connesse con la loro realizzazione, per quanto rappresentino una soluzione analitica con potenzialità ineguagliabili per quanto riguarda l’analisi elementare.

AGLAE: accélérateur Grand Louvre d’Analyse ElémentaireLaboratorio dei musei di Francia (Parigi)

Console di comando

AGLAE: accélérateur Grand Louvre d’Analyse ElémentaireLaboratorio dei Musei di Francia (Parigi)

Sorgenti per la produzione di ioni, particelle alfa o protoni

Acceleratore elettrostatico tandem (2•106 V)

Acceleratore del Laboratorio LABEC – INFN di Firenze

Processo fisico e principio di applicazione

PIXE portatile• Titolo: Il sistema portatile PIXE-alfa • Autori: Pappalardo L. 1, Romano F.P. 1, Garraffo S. 1, de Sanoit J. 2, Marchetta C. 3,

PappalardoG. 3 • Autori CNR: SALVATORE GARRAFFO , LIGHEA PAPPALARDO , FRANCESCO PAOLO

ROMANO • Affiliazione autori: • 1: CNR-Istituto per i Beni Archeologici e Monumentali,Sezione di Catania 2: CEA-DIMRI,

Laboratoire Henri Becquerel, Saclay, Francia 3: INFN, Laboratori Nazionali del Sud, Catania

• Anno: 2003 • Area disciplina di riferimento: Spectroscopy/Instrumentation/Analytical Sciences • Descrizione sintetica: • Nel settore dei Beni Culturali la conoscenza della composizione chimica della

superficie di manufatti riveste un ruolo molto importante. Comunemente la loro caratterizzazione viene effettuata mediante la tecnica PIXE da acceleratore. Nella presente ricerca viene presentato il nuovo sistema portatile PIXE-alfa che attualmente è l'unico al mondo. Una accurata scelta di materiali e lo studio di una geometria compatta ha permesso di progettare e realizzare tale sistema, basato su una sorgente di particelle alfa di 210Po, 37 MBq di attività, assemblata in una geometria anulare. Particolare attenzione è stata rivolta al confinamento del Po. Il sistema offre la possibilità di analizzare elementi con Z>10. Alcune significative e recenti applicazioni "in situ" del sistema sono state: 1. La misura del contenuto di As in vernici blu su ceramica robbiana presso il Museo Nazionale del Bargello a Firenze 2. caratterizzazione di pigmenti in alcuni pythoi al museo di Heraklion a Creta

Il sistema Il sistema portatile portatile

PIXE-alfa PIXE-alfa dei LNSdei LNS

PIXE portatile

Perché la PIXE?• Se la tecnica PIXE richiede strumentazioni costose ed ingombranti per ottenere la stessa

risposta analitica dell’XRF, che vantaggio c’è a utilizzarla?– limiti di rivelabilità più bassi– migliore rapporto segnale/fondo

IMPIEGHI• Identificazione di:

– inchiostri e pigmenti – strati metallici– gemme

in miniature, manoscritti, carta moneta, statuette, gioielli• indagini di provenienza:

– pietre– gemme– ceramiche

• tecnologia di lavorazione dei metalli:– saldature– dorature– leghe

PIXE: external

proton beam

FASCIO ESTERNOFASCIO ESTERNO

• facilità nel maneggiare e muovere il “bersaglio” facilità nel maneggiare e muovere il “bersaglio”

• analisi di oggetti di qualunque dimensioneanalisi di oggetti di qualunque dimensione

• prelievi non necessari prelievi non necessari

• riscaldamento trascurabileriscaldamento trascurabile

nessun danno termiconessun danno termiconessun problema di disidratazionenessun problema di disidratazione

Condizioni tipiche di misuraCondizioni tipiche di misura

• fascio di protoni da 3 MeV nominali fascio di protoni da 3 MeV nominali

• correnti dai pA a meno di 1 nA correnti dai pA a meno di 1 nA (a seconda del tipo di applicazione) (a seconda del tipo di applicazione)

• durata di una misura dalle decine di durata di una misura dalle decine di secondi a qualche minutosecondi a qualche minuto

Applicazioni della PIXE

Università degli Studi di Milano - Istituto di Fisica Generale Applicata

Applicazioni della PIXE

• Essendo una tecnica di analisi elementare, le applicazioni principali sono nella caratterizzazione di oggetti metallici, in vetro o in ceramica

Analisi del “Ritratto di fanciullo” di Luca Della Robbia – prima del restauro all’Opificio delle

Pietre Dure di Firenze

(terrecotte invetriate)

Analisi di miniatureAnalisi di miniature

Misure PIXE in fascio esterno sono state effettuate su centinaia di miniature, tratte da manoscritti o frammenti risalenti al periodo XII-XV secolo.

Analisi di miniatureAnalisi di miniature

Obiettivi di tale lavoro erano quelli di costruire un

soddisfacente database per gli elementi utilizzati nei diversi

pigmenti, stabilire trend cronologici nell'utilizzo di vari materiali per i colori, dedurre

alcune informazioni sulle vie dei commerci per le materie prime,

confermare oppure no l'attribuzione delle opere analizzate ad un artista.

Miniatura inizio XII secoloMiniatura inizio XII secolo

Miniatura inizio XII secoloMiniatura inizio XII secolo

Miniatura fine XII secoloMiniatura fine XII secolo

Miniatura Miniatura da una da una

Bibbia del Bibbia del XIII secoloXIII secolo

Frontespizio Frontespizio Pl.16,22 Pl.16,22

(XV secolo)(XV secolo)

Caratterizzazione di pigmenti

• Analogamente alla tecnica XRF, la PIXE può essere impiegata nella caratterizzazione di pigmenti o coloranti, per la cui identificazione può essere sufficiente la determinazione dei principali elementi presenti nel composto. Nella figura è riportato lo spettro PIXE – di un campione di lapislazzuli (3Na2O * 3Al2 O3 * 6SiO2 * Na2

S); – di un campione di azzurrite (2CuCO3·Cu(OH)2).

l'identificazione avviene attraverso il riconoscimento qualitativo degli elementi principali presenti e della loro concentrazione relativa:

Na, Al, Si e S Cu

Misure con PIXE sui Misure con PIXE sui manoscritti -manoscritti - tempere blutempere blu

• uso esteso del lapislazzulo fin dal secolo XII uso esteso del lapislazzulo fin dal secolo XII

• probabilmente il carattere “sacro” del probabilmente il carattere “sacro” del contenuto dei testi implicava l’uso di un contenuto dei testi implicava l’uso di un

materiale prezioso, indipendentemente dal materiale prezioso, indipendentemente dal valore artistico della decorazionevalore artistico della decorazione

• il carattere quantitativo delle misure consente il carattere quantitativo delle misure consente una differenziazione fra i differenti tipi di una differenziazione fra i differenti tipi di

lapislazzulolapislazzulo

Analisi di inchiostri in manoscritti di interesse storico.

• L'altissima capacità di risoluzione della tecnica PIXE la rende particolarmente adatta all'analisi di pigmenti e inchiostri su manoscritti, nella quale è necessario riuscire a discriminare tratti o zone pigmentate molto ravvicinati.

• Un'ulteriore caratteristica della PIXE è che il fascio protonico può essere utilizzato per fare una scansione sul campione in due dimensioni, in modo da fornire le distribuzioni spaziali degli elementi presenti e quindi studiare come le loro concentrazioni variano sulla superficie.

Gli scritti di Galileo• Uno studio archeometrico molto interessante riguarda gli scritti di Galileo Galilei

conservati nella Biblioteca Nazionale di Firenze e noti come Manoscritti Galileiani (Ms. Gal.). Essi sono databili globalmente a cavallo del XVII secolo, ma ricostruirne l’esatta sequenza temporale è importante per gli studiosi di Galileo che vogliano capire lo sviluppo del suo pensiero scientifico.

Gli scritti di Galileo• Molti fogli non sono datati; tra questi ha particolare importanza il trattato sul

moto naturale (Ms. Gal. 72, slide precedente); altri invece hanno chiari riferimenti temporali come l’agenda personale (Ms. Gal. 26, sotto). Sfruttando questi riferimenti, anche sulla base di evidenze stilistiche, è possibile ricostruire la sequenza correlando la composizione dell’inchiostro di un documento incognito con quella di altri documenti datati.

Spesso Galileo scriveva delle note su altri appunti anche anni dopo!

Gli scritti di Galileo

• Sequenze di numeri e calcoli apparentemente senza nesso

Gli scritti di Galileo : cronologia degli scritti

• In particolare, è possibile determinare due cronologie:– cronologia relativa dal confronto degli inchiostri

in fogli diversi o in parti diverse all’interno dello stesso foglio

– cronologia assoluta dal confronto degli inchiostri dei fogli con quelli di documenti datati (lettere, agenda personale)

• In collaborazione con storici italiani e stranieri, il lavoro archeometrico è stato effettuato da ricercatori dell’Università di Firenze per determinare la distribuzione elementare degli inchiostri.

• Grazie all’elevata sensibilità e capacità di risoluzione, la PIXE è particolarmente idonea a studi di questo tipo dove è necessario poter distinguere punti distanti tra loro frazioni di mm.

• Gli inchiostri usati da Galileo sono metallogallici, quindi a base tanninica con sali di ferro o zinco e tracce di elementi metallici che possono essere rivelate dalla PIXE.

Gli scritti di Galileo: risultati delle analisi

• I requisiti necessari per il lavoro di riordino temporale sono due:

1. si possa dimostrare l’esistenza di periodi durante i quali sia stata utilizzata una sola sorgente di inchiostro

2. i profili elementari determinati con la PIXE siano sufficientemente consistenti all’interno di un periodo ma sufficientemente diversi da periodo a periodo: l’inchiostro ai tempi di Galileo era sicuramente fatto in casa e quindi è ragionevole aspettarsi che almeno i rapporti quantitativi fra gli ingredienti variassero da una partita di inchiostro all’altra

L’analisi dei manoscritti datati ha confermato che questi requisiti sono soddisfatti. Un esempio è rappresentato dal Ms. Gal. 14 che è costituito da diciassette lettere datate tra il 1600 e il 1636: sottoposto ad analisi PIXE esso ha mostrato l’esistenza di segmenti temporali omogenei, in cui la distribuzione degli elementi K, Fe, Cu, Zn, Pb e Ni è costante e differente da uno all’altro.

Gli scritti di Galileo: risultati delle analisi

Gli scritti di Galileo: risultati delle analisi

Analisi di dipinti su tavola o tela

PIXE differenziale

Analisi su un dipinto

Un’applicazione di questa tecnica è mostrata sul dipinto i 14 Santi Ausiliatori di Lucas Cranach il Vecchio, sottoposto ad analisi PIXE: lo spettro risultante dalla caratterizzazione di un pigmento rosso con protoni a due energie diverse rivela la presenza di Cinabro in superficie e di Bianco piombo (o meno probabilmente Minio) nello strato sottostante.

“Paint layer studies using PIXE and RBS on air”

Wagner, W.; Neelmeijer, C.; Schramm, H.-P.

CINABRO

BIANCO DI PIOMBO

CALCE

2MeV 4MeV

42

Caratteristiche tecniche PIXECaratteristiche della tecnica di spettroscopia PIXE

Tecnica distruttiva No

Informazione fornita Si determinano elementi

Tipo di campioni analizzabili Liquidi e solidi

Possibilità di analisi in situSì, con nuovi strumenti portatili molto costosi

Possibilità di analisi senza prelievo di campione Sì

Risoluzione spaziale Ottima

Porzione del campione analizzatoAnalisi superficiale del campione (leggermente in profondità variando energia)

Espressione dei risultatiSpettro di concentrazione e energia: elementi

Sensibilità Ottima

Materiali analizzabiliTutti quelli a base inorganica, alcuni organici

Costo Molto elevato

CONFRONTO PIXE E XRF

PIXEXRF

PIXE and XRF comparison for applications to sediments analysis

F. Benydich a,*, A. Makhtari a, L. Torrisi b, G. Foti ’

PIXE: Migliore sensibilità ad elementi leggeri

•Per gli elementi a Z minore, le particelle del fascio si possono avvicinare di più al nucleo bersaglio (repulsione coulombiana meno forte)

•Le forze nucleari (a corto range) possono perciò entrare in gioco

•Di conseguenza il nucleo bersaglio risulta eccitato

•La diseccitazione del nucleo avviene tramite emissione di un raggio .

Principi dell’analisi PIGEPrincipi dell’analisi PIGE

La tecnica PIGE consiste nella misura

dell’energia dei raggi gamma emessi dai

nuclei.

Tali energie sono caratteristiche degli elementi

emettitori e possono essere utilizzate per la

determinazione quantitativa della

composizione chimica del campione.

Principi dell’analisi PIGEPrincipi dell’analisi PIGE

Per rivelare la presenza del lapislazzuli in pitture su carta, quali le miniature, da anni è stato ampiamente dimostrato che la tecnica PIXE è particolarmente efficiente, fornendo in tempi rapidissimi (dell’ordine del minuto) una risposta chiara e quantitativa, senza necessità di prelievi e senza arrecare alcun danno. La possibilità di identificare il lapislazzuli con PIXE in dipinti a olio su tela o tavola, invece, specialmente quando il pigmento è schiarito mescolandolo al bianco di piombo 2PbCO3Pb(OH)2, come spesso avviene, è limitata da diversi fattori:

forte assorbimento dei raggi X di bassa energia degli elementi leggeri nella vernice protettiva e nello stesso strato pittorico;

sovrapposizione delle righe M del Pb con le K dello S;

Al e Si potrebbero derivare da molti altri pigmenti, aggiunti per modificare la tonalità cromatica.

Applicazioni PIGEApplicazioni PIGE

Misure PIGE (Particle-Induced Gamma-ray Emission) per identificare il lapislazzuli rivelando i raggi da 441 keV del

Na emessi a seguito della reazione (p,p’)

Madonna dei Fusi di Leonardo

Sono state effettuate misure con le tecniche PIXE e PIGE, nelle quali si è posta particolare attenzione alla caratterizzazione dei pigmenti blu. Gli strati pittorici erano protetti da una vernice trasparente che non era consentito rimuovere. Questo fatto, insieme alla presenza di grosse quantità di bianco di piombo nella miscela del colore, rendeva la rivelazione con PIXE degli elementi leggeri praticamente impossibile.

Aree restaurate

Grosse quantità di Zn e Co: indicano la presenza di bianco di zinco e blu di cobalto (pigmenti usati soltanto dall’inizio del XIX secolo).

Nell’analisi PIXE delle aree blu si sono trovati due tipi di miscele:

Aree originali

Grossa quantità di Pb, chiaramente associabile a bianco di piombo. Nessun elemento che si possa attribuire a un pigmento blu (come potrebbe essere il Cu per l’azzurrite).

L’uso di lapislazzuli per queste zone si può solo arguire indirettamente.

Misure PIGE hanno invece permesso di evidenziare positivamente la presenza di lapislazzuli, grazie alla rivelazione dei gamma di 441 keV del Na.

Piramide di Cheope• La tecnica PIGE ha rivelato e quantificato la presenza di elementi leggeri quali

ferro, sodio, magnesio, alluminio, silicio, specialmente presenti nella zona esterna dei blocchi della piramide, cosa che si è ritenuto indicasse l’utilizzo di un composto per favorire la solidificazione della pietra calcarea.

• La tecnica PIXE ha invece rivelato elementi quali calcio (Ca), stronzio (Sr) e arsenico (As).

• La tecnica NMR ha infine rivelato la presenza di alluminio (27Al) e di silicio (29Si).

• Applications of nuclear physics in archaeology– Guy DEMORTIER, Emeritus Professor, University of Namur– 61, rue de Bruxelles, B-5000 Namur (Belgium)– guy.demortier@fundp.ac.be

Piramide di Cheope Queste valutazioni scientifiche, congiuntamente ad altre di carattere

storico, archeologico e sulla base di testi scritti da Erodoto, hanno portato a formulare una nuova e rivoluzionaria teoria sulla costruzione della piramide di Cheope: i blocchi che costituiscono tale piramide non sarebbero stati ricavati da una cava e trasportati per poi impilarli al fine di costruire il monumento, ma bensì sarebbero, secondo tale teoria, frutto di colate in stampi rettangolari. In tal modo il mattone sarebbe stato colato in loco, anziché costruito, trasportato ed infine posizionato e fissato. Ciò sembra concordare con un calcolo approssimativo della velocità di costruzione della piramide, nonché con la conformazione stessa dei diversi blocchi che la costituiscono.

Principi dell’analisi BS - IPrincipi dell’analisi BS - I

In una collisione elastica di una particella del In una collisione elastica di una particella del fascio con un nucleo del bersaglio la particella fascio con un nucleo del bersaglio la particella

viene deflessaviene deflessa

Per collisioni con nuclei di una data massa M, al Per collisioni con nuclei di una data massa M, al diminuire del parametro d’urto :diminuire del parametro d’urto :

l’angolo di scattering cresce (fino ad avere l’angolo di scattering cresce (fino ad avere backscatteringbackscattering))

l’energia residua della particella è minore l’energia residua della particella è minore

Principi dell’analisi BS - IIPrincipi dell’analisi BS - IIPer un dato angolo di scattering Per un dato angolo di scattering , l’energia , l’energia EE11 della della

particella del fascio (di massa particella del fascio (di massa mm) dopo la collisione ) dopo la collisione dipende solo dalla massa dipende solo dalla massa M M del nucleo bersaglio: del nucleo bersaglio:

energia minoreenergia minore dopo collisioni con nuclei dopo collisioni con nucleipiù leggeripiù leggeri

energia maggioreenergia maggiore dopo collisioni con nuclei dopo collisioni con nucleipiù pesantipiù pesanti

2

2

22

01

1mM

cossinmM

EE

Esempio di spettro RBS (simulazione)Esempio di spettro RBS (simulazione)protoniprotoni 3 MeV su un target infinitamente sottile con elementi vari 3 MeV su un target infinitamente sottile con elementi vari = 170°, risoluzione rivelatore (irrealistica) 1 keV FWHM = 170°, risoluzione rivelatore (irrealistica) 1 keV FWHM

Si noti (C, Si, S, Ca, Fe, Cu) la rivelazione dei diversi isotopi dello stesso elemento

Esempio di spettro RBS (simulazione)Esempio di spettro RBS (simulazione)stesso target, fascio (protoni) e geometria di misura del precedente, ma stesso target, fascio (protoni) e geometria di misura del precedente, ma con risoluzione rivelatore (realistica) 10 keV FWHMcon risoluzione rivelatore (realistica) 10 keV FWHM

Esempio di spettro RBS (simulazione)Esempio di spettro RBS (simulazione)alfaalfa 3 MeV su un target infinitamente sottile con elementi vari 3 MeV su un target infinitamente sottile con elementi vari = 170°, risoluzione rivelatore (irrealistica) 1 keV FWHM = 170°, risoluzione rivelatore (irrealistica) 1 keV FWHM

Si noti, nel confronto con l’analogo ottenuto con fascio di protoni (due slides prima), che la scala di energia è diversa.

La separazione fra le masse è migliore

Esempio di spettro RBS (simulazione)Esempio di spettro RBS (simulazione)stesso target, fascio (alfa) e geometria di misura del precedente, ma stesso target, fascio (alfa) e geometria di misura del precedente, ma con risoluzione rivelatore (realistica) 15 keV FWHMcon risoluzione rivelatore (realistica) 15 keV FWHM

Principi dell’analisi BS - IIIPrincipi dell’analisi BS - IIIPrima di subire una collisione con un nucleo, le particelle del Prima di subire una collisione con un nucleo, le particelle del fascio penetrano nel bersaglio perdendo progressivamente fascio penetrano nel bersaglio perdendo progressivamente energia a causa delle interazioni con gli elettroni. Anche dopo energia a causa delle interazioni con gli elettroni. Anche dopo l’urto, la particella retrodiffusa perde energia prima di l’urto, la particella retrodiffusa perde energia prima di “uscire” all’indietro verso il rivelatore“uscire” all’indietro verso il rivelatore

l’energia misurata di una particella diffusa dipende dunque l’energia misurata di una particella diffusa dipende dunque ancheanche dalla profondità alla quale è avvenuta la collisione dalla profondità alla quale è avvenuta la collisione

IN CONCLUSIONEIN CONCLUSIONE

lo spettro di energia delle particelle diffuse lo spettro di energia delle particelle diffuse fornisce informazioni fornisce informazioni sulla composizione del sulla composizione del

bersaglio bersaglio e e sulla distribuzione degli elementi in sulla distribuzione degli elementi in funzione della profonditàfunzione della profondità

Simulazione di spettro RBS ottenuto con Simulazione di spettro RBS ottenuto con alfa da 3 MeV su un campione spessoalfa da 3 MeV su un campione spesso

Bulk di Cu ricoperto con doratura di 0.1 m di spessore

= 170°, risoluzione 15 keV FWHM

Simulazione di spettro RBS ottenuto con Simulazione di spettro RBS ottenuto con alfa da 3 MeV su un campione spessoalfa da 3 MeV su un campione spesso

Bulk di Cu ricoperto con doratura di 1 m di spessore

= 170°, risoluzione 15 keV FWHM

Dalla larghezza del “picco” dell’oro si determina lo spessore della doratura (in quanto il dE/dx è noto)

Simulazione di spettro RBS ottenuto con Simulazione di spettro RBS ottenuto con alfa da 3 MeV su un campione spessoalfa da 3 MeV su un campione spesso

Carta spessa con strato di FeSO4 in superficie, di 2 m di spessore

= 170°, risoluzione 15 keV FWHM

Si noti il contributo dell’ossigeno allo spettro, che deriva sia dall’ossigeno nel solfato (in superficie) che da quello nella cellulosa della carta.

Simulazione di spettro RBS ottenuto con Simulazione di spettro RBS ottenuto con alfa da 3 MeV su un campione spessoalfa da 3 MeV su un campione spesso

Carta spessa con strato di grafite (tratto di matita) in superficie, di 1 m di spessore

= 170°, risoluzione 15 keV FWHM

Si noti il contributo del carbonio allo spettro, che deriva sia dal carbonio della grafite (in superficie) che da quello nella cellulosa della carta.