1912 年 E. Rutherford 以人工提煉的 210Po 所放出的 α 粒子撞擊金箔，觀察在各個方向散射的 α 粒子，結果顯示原子係由一位於原子中心，體積很小但質量佔原子總重 99.5% 的原子核，以及一群環繞原子核外圍軌道運行的電子所構成。這項實驗不但奠定了今日原子模型的雛型，也開啟了 Chu 等人所發展的拉塞福背向散射分析（Rutherford backscattering spectrometry，簡稱為 RBS）技術之門。
拉塞福背向散射儀是一個分析背向散射 α 粒子能量的儀器。而背向散射α 粒子的能量，係由待測靶材內被撞擊的特定原子的質量與這特定原子在待測靶材內的位置或深度所決定，因此，藉由分析背向散射 α 粒子的能量，便可決定待測靶材內的元素種類、組成、與縱深分佈。圖一所示即為拉塞福背向散射分析儀的構造示意圖。如圖所示，拉塞福背向散射分析儀係分為四部份：離子源、加速器、偵測器、以及真空裝置。一般而言，在拉塞福背向散射分析之中，係以一束能量為 2 MeV 的 α 粒子，先行進入真空度維持在 10-7 torr 以下的腔室（chamber），然後垂直地照射待測靶材的表面；另在與入射 α 粒子呈 θ 夾角方向之處，則安裝有矽晶表面勢壘偵測器（silicon surface barrier detector），用以收集經由靶材散射而來的 α 粒子，然後再將該等訊號依序傳送至放大器（amplifier）、多頻道分析儀（multiple channel analyzer，簡稱 MCA）、與個人電腦（personal computer）進行分析工作。
圖一、拉塞福背向散射儀的構造示意圖
誠如上述，拉塞福背向散射儀分析的工作原理相當簡單，而其主要參數有三：運動因子（kinematic factor）、散射截面（scattering cross section）、以及能量損失率（stopping power），其分別為用以判斷待測靶材內組成元素的種類、分析該等元素的含量、以及決定該等元素的縱深分佈。
拉塞福背向散射分析的用途十分廣泛，可歸納為四大類，即：（一）測量薄膜的厚度；（二）決定材料內的雜質含量與縱深分佈；（三）決定化合物材料內組成元素的成份與比例；（四）觀察材料介面之間因退火或其他處理所引起的遷移現象。更者，由於拉塞福背向散射分析技術具有如下卓越的優點：（一）對主要元素（major element）分析定量的準確度很高（± 5%），而且定量時並不需藉助外來的標準樣品；（二）偵測的元素幾乎涵蓋整個週期表；（三）靶材材料可為絕緣體（insulator），量測時不會有電荷累積（charging）現象發生；（四）該分析係屬非破壞性分析。因此該分析技術，目前正廣受世界各國，尤其半導體工業以及其相關科技的使用。拉塞福背向散射分析技術也有一些缺點 [40]，如：（一）加速器係屬昂貴的儀器設備，並且架設不易；（二）對於量測較重元素的靶材內的較輕元素雜質時，由於散射截面太小，且該輕元素雜質的訊號被靶材的訊號所蓋住，無法量測該等雜質；（三）對於質量相近的重元素雜質，因其彼此的運動因子過於接近，不易分辨。
