Improvement in the detection limits of ERDA using a time-of-flight detection

Abstract

An advantage of the Time-Of-Flight Elastic Recoil Detection Analysis (TOF-ERDA) is the ability of detection of trace elements with extremely small background. If the large background peak of heavy matrix in the energy spectrum was eliminated using a TOF energy plot, the detection limit of light element is much lower than that obtained by the conventional ERDA. Argon ions accelerated to 41.5 MeV by RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) linac were used as probe ions. An SSB (Silicon Surface Barrier) detector was employed to measure the energy of recoil particles and to obtain a start signal. A time of flight detector was composed of two MCPs (Micro Channel Plate) and a carbon film was used to obtain the stop signal. The energy spectrum of silicon dioxide obtained by conventional ERDA was compared with that obtained by TOF-ERDA. In the energy spectrum obtained by TOF-ERDA, there was no background from the heavy elements. The backgrounds at the surface of the oxygen and silicon peaks were evaluated.

飛行時間型弾性反跳粒子検出分析(TOF-ERDA)の利点は非常に小さなバックグラウンドで微量元素を検出する能力である。エネルギースペクトル中で重いマトリックスの大きなバックグラウンドピークをTOFエネルギープロットを用いて消去できれば、軽元素の検出限界は従来のERDAによって得たものよりかなり低い。RIKEN(理化学研究所)リニアックで41.5MeVまで加速したアルゴンイオンをブローブイオンとして用いた。反跳粒子のエネルギーを測定し、出発信号を得るためSSB(シリコン表面障壁)検出器を採用した。飛行時間検出器は2つのMCP(マイクロチャネルプレート)で構成し、炭素薄膜を用いて停止信号を得た。従来のERDAにより得た2酸化けい素のエネルギースペクトルをTOF-ERDAによって得たものと比較した。TOF-ERDAによって得たエネルギースペクトルには重元素からのバックグラウンドは無かった。酸素とけい素のピークでのバックグラウンドを評価した。