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金子 敏明*; 井原 功介*; 河野 雅砂*; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 鳴海 一雅
JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 164, 2013/01
The aim of this study is to present the electronic stopping power for swift carbon clusters as a basic quantity, taking account of the charge reduction effect, in order to promote attention of experimental researches and to contribute to collection of cluster-impact electronic excitation data. This theoretical research is composed of estimating the reduced average charges of constituent ions in a cluster and evaluating the electronic stopping power for a cluster, using the reduced average charges. The theoretical basis in the present study is to describe the incident cluster as an ensemble of partially stripped ions, where their charges are determined by the self-consistent cluster average-charge theory, and their spatial charge distribution is described in a statistical manner. The excitation of target electrons is treated in an electron gas model. In a case of carbon target, four electrons per atom are assumed to participate in electron gas and the rest two electrons are in the 1S state. As a result, the average charge per ion decreases with increasing the number of constituent ions in a cluster. This tendency can be understood by the theoretical model, which leads us to a conclusion that increase of the surrounding ions implies enhancement of the binding force on ionized electrons, resulting in less degree of ionization.
金子 敏明*; 井原 功介*; 河野 雅砂*; 齋藤 勇一; 千葉 敦也; 鳴海 一雅
no journal, ,
本研究は、高速クラスターイオンと固体との相互作用について、構築中の理論モデルに基づいて、クラスターを構成するイオンの平均電荷とエネルギー損失(電子的阻止能)に関する包括的な特徴を示し、実験的検証を促すことを目的とする。今回は、クラスターの固体中での平均電荷を、周辺イオンの静電引力による電子束縛効果の項をこれまでの理論式に導入することによって評価した。また、クラスターイオンに対する固体の電子的阻止能を、標的物質の電子の動的関数を用いて評価した。その結果、平均電荷に関しては、粒子数が増すにつれて平均電荷減少の効果が顕著になること、イオンの速度が増すにつれて単原子イオンの平均電荷値に近づくことがそれぞれ示された。電子的阻止能に関しては、イオンの速度がボーア速度の2倍程度以上になると、粒子数が増すにつれて増加することが示された。