薄膜を透過するクラスター構成イオンの核間距離と電荷

Charge state for internuclear distance of cluster constituent ions penetrating through a foil

千葉 敦也; 齋藤 勇一; 鳴海 一雅; 山田 圭介; 金子 敏明*

Chiba, Atsuya; Saito, Yuichi; Narumi, Kazumasa; Yamada, Keisuke; Kaneko, Toshiaki*

高速クラスターイオン(ボーア速度以上)による固体への1原子あたりの照射効果は、同速度の単原子イオンによる照射効果とは異なるため、高速クラスターイオンは新たな放射線源としての有用性が期待される。この特異な照射効果(クラスター効果)の発現は、固体内の微小な時空間領域に存在する複数の高エネルギーイオンによる高密度励起状態の形成と構成イオン間の相互作用という単原子イオン照射にはない物理過程によるものと考えられる。クラスター効果発現機構の解明には、これら2つの物理過程を詳細に調べる必要がある。本研究では、構成イオン間の相互作用に着目し、遮蔽クーロンポテンシャルにより平均電荷が減少するというクラスター効果への寄与を調べるために、クーロン爆発イメージング法を用いた構成イオン間の距離と電荷の関係を定量評価する解析法を考案した。その結果、クーロンポテンシャルが核間距離の増加で減少し、電荷へのクラスター効果が弱まる傾向を初めて定量的に捉えることに成功した。

Availability of the swift cluster ion is expected as new irradiation source, because the cluster ion bombardment to the solid brings irradiation effects different from the monatomic ion bombardment at the same speed. This unique effect, cluster effect, is caused via the physical processes that a number of high energy ions within a narrow spatiotemporal region make the high density excited states and that the constituent ion influences with respect to one another. For understanding of the expression mechanism of cluster effect, detailed investigation of these two physical processes are needed. In this study, with a focus on the interaction between constituent ions, we developed an analyzing method that shows quantitatively the relationship between the internuclear distance of constituent ions and their charge states, using the Coulomb explosion imaging technique, to investigate the contribution of the screened Coulomb potential to the cluster effect.