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低エネルギーイオン照射による極低温吸着メタンからのC$$_{rm n}$$H$$_{rm x}$$(n$$geq$$2)分子生成

Formation of C$$_{rm n}$$H$$_{rm x}$$ (n$$geq$$2) molecules from adsorbed methane by low-energy ion irradiation

成田 あゆみ; 馬場 祐治  ; 関口 哲弘  ; 下山 巖   ; 本田 充紀   ; 平尾 法恵; 矢板 毅

Narita, Ayumi; Baba, Yuji; Sekiguchi, Tetsuhiro; Shimoyama, Iwao; Honda, Mitsunori; Hirao, Norie; Yaita, Tsuyoshi

極低温で吸着したCH$$_{4}$$及びCD$$_{4}$$分子に、1keVのHe$$^{+}$$イオンを照射したときに生成する分子イオン及び中性分子を二次イオン質量分析法により調べた。単層吸着メタンの場合、モノマーイオン(CH$$_{rm x}$$$$^{+}$$)のみが脱離するが、多層吸着メタンでは、クラスターイオン(C$$_{rm n}$$H$$_{rm x}$$$$^{+}$$)とともに、アセチレンイオン(C$$_{2}$$H$$_{2}$$$$^{+}$$)及びエチレンイオン(C$$_{2}$$H$$_{4}$$$$^{+}$$)の脱離も認められた。中性分子の脱離についても同様の結果が得られた。分子生成の機構を明らかにするため、分子イオンの脱離強度の厚み依存性を測定し、固体メタン中でのHe$$^{+}$$イオンのエネルギー損失過程のモンテカルロ計算結果と比較した。その結果、モノマーイオンは吸着分子の最表面層から1電子励起で脱離するのに対し、C$$_{rm n}$$H$$_{rm x}$$$$^{+}$$(n$$geq$$2)イオンは吸着分子層の内部において原子核衝突で起こるフォノン励起によって生成されることが明らかとなった。

The formation of molecular ions and neutral molecules from adsorbed CH$$_{4}$$, CD$$_{4}$$ and N$$_{2}$$ following 1 keV He$$^{+}$$ ion irradiation has been investigated. The thickness of the adsorbed layer was precisely controlled. For mono-layered methane, only monomer ions (CH$$_{rm x}$$$$^{+}$$) were desorbed, while a large number of heavy ions (C$$_{rm n}$$H$$_{rm x}$$$$^{+}$$) up to n = 20 as well as heavy neutral molecules (C$$_{rm n}$$H$$_{rm x}$$) were desorbed from multi-layered film. Among the desorbed ions and neutral molecules, molecules with C-C covalent bonds such as acetylene and ethylene were found. The results indicate that chemical bonds are newly formed by ion irradiation. Based on the results for thickness dependences of the mass spectra and calculation of He$$^{+}$$ energy loss process from TRIM-Code, it was elucidated that the monomer ions are desorbed from the top surface layer through single electron excitation. On the other hand, the cluster ions are formed mainly in the inside of the layers along the nuclear track due to phonon excitation, which is produced by nuclear collision between incident He$$^{+}$$ ions and adsorbed molecules.

使用言語

 :

Japanese

掲載資料名

 :

表面科学

巻

 :

29

号

 :

8

ページ数

 :

p.489 - 494

発行年月

 :

2008/08

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

no keyword

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

https://doi.org/10.1380/jsssj.29.489

研究データの公開先DOI

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使用施設

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広報プレスリリース

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