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Quantitative evaluation of charge-reduction effect in cluster constituent ions passing through a foil

薄膜を透過したクラスター構成イオンにおける電荷減少効果の定量評価

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*

薄膜誘起解離したクラスター構成イオンの平均電荷は、同速度の単原子イオンのそれよりも小さくなることが知られている。この電荷減少効果は、クラスターイオンと固体との衝突相互作用を理解するうえで重要であり、理論的には固体内で解離した構成イオン相互の核間距離に依存することが予想されている。しかしながら、核間距離を直接測定できないなどの理由から、核間距離と電荷の関係はこれまで明らかになっていない。そこで、クーロン爆発イメージング法で測定した薄膜透過後の構成イオンの発散角から、固体内での構成イオンの核間距離に対する平均電荷を導出する方法を考案した。6MeV-C$$_{2}$$$$^{+}$$について測定及び解析した結果、核間距離のわずかな増加に対し、電荷減少効果が小さくなる様子が初めて定量的に捉えられた。

The average charge of the constituent ions resulting from foil-induced dissociation of cluster ion is smaller than that of the single ion passing through the foil at same speed. This charge reduction effect is one of the most important phenomena for understanding the interaction of cluster ions with electrons in a solid, and the theories suggested that it strongly depends on the internuclear distance of the constituent ions. However, the relationship between the internuclear distance and the charge state has still not been shown quantitatively. We developed a method to evaluate the relationship by analyzing the divergence angle of the constituent ions after foil penetration using Coulomb explosion imaging technique. As a result for 6-MeV C$$_{2}$$$$^{+}$$, it was shown quantitatively that the charge reduction effect decreases with increasing the internuclear distance of the constituent ion in the solid.

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