Một hạt mang năng lượng di chuyển trong mụi trường vật chất sẽ bị mất dần năng lượng thụng qua vơ số cỏc va chạm riờng lẻ. Q trỡnh lượng tử này dẫn đến cỏc thăng giỏng thống kờ. Vỡ thế, cỏc hạt mang năng lượng cú cựng vận tốc sẽ khơng cú cựng năng lượng sau khi đi qua một lớp vật chất với độ dày ∆𝑁𝑡. Độ mất mỏt năng lượng ∆𝐸 sẽ bị thăng giỏng xung quanh giỏ trị trung bỡnh. Hiện tượng này được minh họa trong Hỡnh 1.5 và độ rộng của phõn bố của năng lượng mà hạt bị mất được gọi là độ nhũe năng lượng.
LVTS VLNT
Hỡnh 1.7. Phõn bố năng lượng của chựm tia thay đổi do nhũe năng lượng [9].
Nhũe năng lượng là nguyờn nhõn làm giảm độ chớnh xỏc của việc tớnh tốn độ mất mỏt năng lượng, từ đú giới hạn độ dày cú thể phõn giải được trong RBS. Khả năng xỏc định khối lượng cũng bị ảnh hưởng bởi sự nhũe năng lượng, khụng chỉ tại một độ sõu nhất định trong mẫu mà ngay tại bề mặt của mẫu do bản chất của chựm ion tạo bởi mỏy gia tốc ln cú một độ nhịe năng lượng nhất định. Độ nhũe năng lượng tổng cộng của chựm ion tại độ sõu ∆𝑁𝑡 là đúng ghúp của cỏc thành phần sau :
(1) Nhũe năng lượng của chựm tia tới 𝛿𝐸𝐵𝐸 (2) Nhịe về gúc của chựm tia tới 𝛿𝐸𝐵𝑆 (3) Độ gồ ghề của bề mặt mẫu 𝛿𝐸𝑆𝑅 (4) Diện tớch của chựm tia trờn bia 𝛿𝐸𝐵𝑊
(5) Phõn bố theo gúc của chựm tia tới detector 𝛿𝐸𝐴𝐴
(6) Nhũe năng lượng của chựm tia trong mụi trường vật chất của mẫu 𝛿𝐸𝐸𝑆 (7) Tỏn xạ nhiều lần𝛿𝐸𝑀𝑆
(8) Phõn bố theo chiều ngang của chựm tia trong mẫu (Lateral spread) 𝛿𝐸𝐿𝑆 (9) Phõn giải năng lượng của detector 𝛿𝐸𝐷
Độ nhũe năng lượng của chựm tia khi đi qua lớp vật chất cú thể được tớnh tốn thơng qua cơng thức Bohr [8]. Độ lệch chuẩn của năng lượng mà hạt bị mất khi đi qua lớp vật chất cú bề dày𝑁𝑡 theo Bohr được tớnh như sau:
Ω𝐵 = 4𝜋(𝑍1𝑒2)2𝑍2𝑁𝑡 (1.24)
Để rỳt ra độ nhịe năng lượng, cơng thức này phải được ỏp dụng cho đoạn đường đi vào Ω𝑖𝑛 và đi ra Ω𝑜𝑢𝑡 khỏi mẫu của chựm ion tỏn xạ
𝛿𝐸𝐸𝑆 = 2[2ln2]1/2(𝐾2Ω𝑖𝑛2+ Ω𝑜𝑢𝑡2)1/2 (1.25)