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X-ray-induced ion desorption from solid surfaces

X線により誘起される固体表面からのイオン脱離

馬場 祐治

Baba, Yuji

100eVから3keVの軟X線を固体に照射したときに表面で起こる化学反応に関し、分解イオンの脱離反応を中心に解説した。主として取り扱った系は、内殻電子励起による吸着系,凝縮系,固体分子からの正イオンの脱離である。内殻軌道から価電子帯の非占有軌道への共鳴励起に対応するエネルギーのX線を照射すると、特定の元素周辺や、特定の化学結合を選択的に切断して特定の分解イオンを表面から脱離させることができる。このような選択性は、第三周期元素の1s軌道から4p軌道への共鳴励起において特に顕著に現れる。共鳴励起後の脱励起は主としてオージェ遷移によって起こることから、内殻イオン化閾値付近のX線エネルギーにおいてオージェ電子スペクトルも測定した。一連の研究で観測された高選択的なイオン脱離反応の機構に関し、電子及び脱離イオン強度のX線エネルギー依存性とオージェ電子スペクトルの結果に基づいて詳細に議論した。

This article reviews recent works on the ion desorption from solid surfaces induced by the irradiation of soft X-rays ranging from 100 eV to 3 keV. The data presented here are focused on the positive ion desorption from adsorbed, condensed, and solid molecules following the core-level excitations. The element-specific and site-specific fragment-ion desorptions are clearly realized, when we tune the photon energy at the core-to-valence resonance regions. The specificity of the ion desorption more clearly shows up following the deep-core excitations, i.e., 1s$$rightarrow$$4p resonant excitations in third-row elements, rather than the shallow-core excitations. Since the main decay channels after the core-level excitation are the Auger transitions, the Auger decay spectra excited by the photons around the core-level thresholds are also presented for some of the adsorbed systems. The mechanism of the observed highly specific ion desorption is discussed on the basis of the photon-energy dependencies of the electron and ion yields and the analysis of the Auger decay spectra.

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