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Vicinage effect on secondary-electron emission in the forward direction from amorphous carbon foils induced by swift C$$_{2}$$$$^{+}$$ ions

高速C$$_{2}$$$$^{+}$$イオン衝突による炭素薄膜からの前方二次電子放出における近接効果

高橋 康之; 鳴海 一雅; 千葉 敦也; 齋藤 勇一; 山田 圭介; 石川 法人   ; 須貝 宏行; 前田 佳均

Takahashi, Yasuyuki; Narumi, Kazumasa; Chiba, Atsuya; Saito, Yuichi; Yamada, Keisuke; Ishikawa, Norito; Sugai, Hiroyuki; Maeda, Yoshihito

膜厚が大きく異なる炭素薄膜標的(1.4$$sim$$150$$mu$$g/cm$$^{2}$$)に対して62.5$$sim$$250keV/uのC$$_{2}$$$$^{+}$$を照射し、薄膜の前方に放出される二次電子の収量測定を行った。近接効果の評価には、二次電子収量比R$$_{2}$$=$$gamma$$$$_{2}$$/2$$gamma$$$$_{1}$$を用いた。ここで$$gamma$$$$_{2}$$と$$gamma$$$$_{1}$$は各々C$$_{2}$$$$^{+}$$とC$$_{1}$$$$^{+}$$衝突による二次電子収量である。62.5keV/uでは膜厚61$$sim$$150$$mu$$g/cm$$^{2}$$で近接効果の消失(R$$_{2}$$=1)を初めて観測した。遮蔽クーロンポテンシャルを適用して標的中での解離イオンの軌道計算を行い、標的出口におけるR$$_{2}$$の核間距離依存性を評価した。その結果、62.5keV/uでは近接効果が消失するしきい核間距離は、電子励起過程の場合より十分大きい0.6$$sim$$2.3nmに存在し、またしきい核間距離は速度とともに増加することを明らかにした。これらの結果は、励起電子の輸送過程と標的内部のイオンの電荷が近接効果の発現に対して重要であることを示す。輸送過程において、解離イオンの電荷に応じて誘起されるポテンシャルに起因した励起電子の捕獲・散乱の二次電子放出の抑制モデルを検討した。

C$$_{2}$$$$^{+}$$ and C$$_{1}$$$$^{+}$$ ions with 62.5-250 keV/u were incident on self-supporting amorphous carbon foils of 1.4-150 $$mu$$g/cm$$^{2}$$ (70-7500 ${AA}$). The secondary electrons emitted in the forward direction from a carbon foil were detected by a microchannel-plate detector placed at the exit side of the target. The vicinage effect on the secondary-electron yield was evaluated with the ratio of the secondary-electron yield R$$_{2}$$ = $$gamma$$$$_{2}$$/2$$gamma$$$$_{1}$$, where $$gamma$$$$_{2}$$ and $$gamma$$$$_{1}$$ are the yields induced by the C$$_{2}$$$$^{+}$$ and C$$_{1}$$$$^{+}$$ ion with the same velocity, respectively. For the first time the disappearance of the vicinage effect on the secondary-electron yield from amorphous carbon foils bombarded with 62.5 keV/u C$$_{2}$$$$^{+}$$ ions was observed for thick foils of 61-150 $$mu$$g/cm$$^{2}$$. The internuclear distance between the fragment ions at the exit of the target was evaluated by calculating trajectories of the fragment ions considering the Coulomb explosion. For a 62.5 keV/u C$$_{2}$$$$^{+}$$ ion, we have determined the threshold internuclear distance where the vicinage effect disappears exits between 6 ${AA}$ and 23 ${AA}$. It is expected that the vicinage effect on the energy loss (production process) in this velocity region disappears at the internuclear distance of a few ${AA}$. This result means that the transport or transmission process is important for the appearance of the vicinage effect. Moreover, the threshold internuclear distance depends on the velocity of the ion and increases as the velocity increases. The average charge of the ion increases with increase of the velocity of the ion. These mean that there is a possibility that a charge state plays an important role in the origin of the vicinage effect. In order to account for the experimental results, we discussed two models taking account of two kinds of potentials induced in response to the charge of the fragment ion in the transport process.

使用言語

 :

English

掲載資料名

 :

EPL; A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics

巻

 :

88

号

 :

6

ページ数

 :

p.63001_1 - 63001_6

発行年月

 :

2009/12

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/10.1209/0295-5075/88/63001

研究データの公開先DOI

 :

使用施設

 :

TIARA(イオン照射研究施設)

広報プレスリリース

 :

論文解説記事
(成果普及情報誌)

 :

受委託・共同研究相手機関

 :

Access

 :

- Accesses

InCites™

 :

パーセンタイル：45.5

分野：Physics, Multidisciplinary

Altmetrics

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