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イオン衝撃による炭素薄膜からの二次電子放出に対する近接効果鳴海 一雅; 千葉 敦也; 山田 圭介; 的場 史朗; 齋藤 勇一
no journal, ,
高速クラスターイオンと固体標的との衝突においては、構成イオン同士の時空間隔が非常に近接していることに起因する効果(近接効果)が観測される。中でも固体からの二次電子放出に対する近接効果は固体内原子衝突研究における未解明問題の一つである。この近接効果は、二次電子放出でよく知られた3ステップモデルにおける、入射粒子のエネルギー付与による二次電子の生成過程だけでは説明できない。その一方で、生成過程に由来しない近接効果の存在は実証されていない。そこで、これを実証するために、同じ速度のCイオン(
=1-4)を、ビーム軸に対して45
傾けた厚さが異なる非晶質炭素薄膜(厚さ2-100
g/cm
)に照射し、前方に放出される二次電子収量のクラスターサイズ依存性を調べた。得られた結果は、全ての厚さの膜で二次電子収量の抑制効果(1原子当たりの二次電子収量がC
の場合よりも小さい)を示し、この抑制効果は少なくとも60g/cmの膜までの増大に伴って大きくなった。モンテカルロ法を用いて薄膜中の解離イオンの軌道を計算したところ、厚さ50g/cmで解離イオン間距離が十分大きくなるため、それより厚い膜では生成過程に由来する近接効果は除外してよいことがわかった。したがって、この結果は、生成過程の寄与が除外できるような厚い膜でも、エネルギー付与以外の物理メカニズムに由来する近接効果、すなわち生成過程に由来しない近接効果が存在することを示している。
イオンを用いたアミノ酸の透過二次イオン質量分析中嶋 薫*; 永野 賢悟*; 鈴木 基史*; 鳴海 一雅; 齋藤 勇一; 平田 浩一*; 木村 健二*
no journal, ,
高分子/生体分子の二次イオン質量分析(SIMS)において高感度の測定を行うためには、目的の分子を壊さずに効率よくイオン化して放出させることが重要である。そこで分子イオンの収量が多い透過SIMSに、分子の断片化抑制効果が高いクラスターイオンを一次イオンとして用いる方式の有効性について調べた。非晶質SiN自立薄膜にアミノ酸(フェニルアラニン)薄膜を真空蒸着した試料に、SiN側から5MeV Cイオンを照射し、透過したイオンによって試料より前方に放出される二次イオンを質量分析し、フェニルアラニン側から照射して後方に二次イオンが放出される場合と比べた。その結果、分子イオンの収量向上及び分子イオンの断片化抑制の効果が高いことが認められた。これは、フェニルアラニン薄膜表面において60個の炭素イオン/原子が十分に近接している状態(後方放出の場合)か適度に離れている状態(前方放出の場合)かで、入射イオンによるエネルギー付与密度が異なっていることを考慮すると定性的に説明できる。これによりMeV領域の高速Cイオンを用いて二次イオンを前方に放出させる透過SIMSが高分子/生体分子の分析に対して有望な手法であることを示した。