Ionization dynamics of cluster target irradiated by XFEL light

XFEL光の照射によるクラスターターゲットのイオン化ダイナミクス

中村 龍史; 福田 祐仁; 岸本 泰明*

Nakamura, Tatsufumi; Fukuda, Yuji; Kishimoto, Yasuaki*

現在建設中のXFELは1220keVという高エネルギー光子を10/pulse/cmという高フラックスで物質に照射することができる。このようなX線を(生体分子を模擬した)炭素クラスターに照射した場合、光子エネルギーは内殻電子の励起過程を介して吸収され、ほぼ光子エネルギーに近いエネルギーを持つ高エネルギー電子が発生する。この高エネルギー電子の運動により、ターゲット表面及び内部にTV/mにも及ぶ超高電界が誘起され、電界イオン化によりさらにイオン化が進むことになる。この電界強度及びそれによるイオン化ダイナミクスは照射光子数に強く依存する。衝突イオン化,オージェーイオン化を考慮した粒子シミュレーションを用いて、XFEL強度及びターゲットサイズによりどのようなイオン化ダイナミクスが支配的であるかについて明らかにした。

XFEL light has unique feature of high photon energy of 1220 keV and high flux of 10/pulse/cm. The irradiation of XFEL light onto Carbon clusters which model bio-molecules leads to generation of high energy electrons of 1220 keV via inner-shell ionization. These high energy electrons induces electric field of the order of TV/m at the surface and inside the target, which leads to field ionization. Depending on the laser intensity, this field ionization quickly ionizes all the outer shell electrons. By using PIC simulation code, which includes field ionization, collisional ionization, and Auger effect, we show how the target is ionized depending on laser intensity and target size.