高速炭素クラスターイオンの構造と薄膜透過後の電荷分布の測定

Measurement of structure and charge states of swift carbon cluster passing through a thin foil

千葉 敦也; 齋藤 勇一; 鳴海 一雅; 阿達 正浩; 金子 敏明*

Chiba, Atsuya; Saito, Yuichi; Narumi, Kazumasa; Adachi, Masahiro; Kaneko, Toshiaki*

炭素薄膜を透過した高速炭素クラスターイオンC (1MeV/atom)の電荷を測定した。薄膜透過により解離したCの構成イオンは平行平板電極(30kV)により電荷に比例して偏向され、CCDカメラでモニターした発光タイプの位置検出器(MCP)により検出される。検出された位置(Cを構成していた3つのイオンの分布)は電荷と解離前のクラスター構造の情報を含んでいるため、本測定系により構成イオンの平均電荷の構造依存性について議論することができる。その結果、薄膜透過後の平均電荷は鎖状構造の方が環状構造よりも大きく、さらに鎖状構造において、中心に位置するイオンよりも両端に位置するイオンの方が平均電荷は大きくなることがわかった。これらの実験結果は、薄膜中でのクーロン爆発と隣接するイオン場の影響を考慮したクラスター平均電荷の理論計算値と良い一致を見た。

The charge states were measured for the constituent ions of 1 MeV/atom C ions passing through a carbon thin foil. The constituent ions of C ions deflected by the deflection plates were detected with a luminance plate position detector monitored by a CCD camera. Since the detected ion signals contain the information of charge states and cluster structure, this measurement method enabled us to investigate the structure-dependent of the average charges in the cluster ions. The data clearly show that the measured average charges of C ions in a linear-chain structure are larger than those in a ring structure. Moreover we found that the edge-position ions in a linear structure have the average charges larger than the middle-position ion. These experimental results are well supported by a recent theory on the cluster average charge.