Influence of ion-charge state on damage morphology of ion tracks in dark mica

金雲母におけるイオントラックの損傷形態に及ぼすイオン電荷の影響

Lang, M.*; Hasenkamp, W.*; 石川 法人   ; Medvedev, N.*; Neumann, R.*; Papalo, R.*; Trautmann, C.*; Voss, K.-O.*; 八巻 徹也

Lang, M.*; Hasenkamp, W.*; Ishikawa, Norito; Medvedev, N.*; Neumann, R.*; Papalo, R.*; Trautmann, C.*; Voss, K.-O.*; Yamaki, Tetsuya

金雲母のイオントラックにおける損傷領域に対し、照射イオンの電荷が及ぼす影響を調べた。照射は、ドイツ重イオン研究所UNILACに加え、原子力機構のタンデム加速器(東海),サイクロトロン(高崎)で行った。UNILACにおけるビームは、ターゲット手前で約3m厚のアルミ箔を通るため、イオン速度で一義的に決まる平衡電荷状態にあるのに対し、イオン源から直接導かれる原子力機構のビームはそれよりも低い非平衡電荷状態にある。このことを利用して、電荷数がそれぞれ+23, +15と異なり同エネルギー(それぞれ373, 388MeV)のNiビームを金雲母に照射した後、フッ化水素処理した表面を走査フォース顕微鏡で観察した。その結果、後者でエッチピットが小さく不均一であり、イオン電荷と密接に関連するエネルギー損失の違いを反映していると考えられた。

We report how the ion charge state affects the track morphology of phlogopite, a dark mica mineral. The phlogopite samples were irradiated with nickel-58 ions at three different accelerators (GSI, Tokai/JAEA, and Takasaki/JAEA). The charge state of the Ni beams from both the JAEA accelerators was non-equilibrium, whereas at GSI it was adjusted to the equilibrium by passing the ions through three Al-foils. After chemical etching in a hydrogen fluoride aqueous solution, the tracks from different charge states of +15 (388 MeV) and +23 (373 MeV) were inspected by scanning force microscopy. The significant difference in etch-pit size and shape indicates the direct influence of the charge state in the track morphology.