物質中を通過するイオンの荷電励起状態とその効果

イオンが物質中を運動するとき、その荷電状態が物質の励起及びイオン化過程に及ぼす効果を研究した。イオンビームが物質を通過する際に得られる輸送方程式に、荷電状態を表わす変数を導入することにより本研究の基本式が得られた。イオンビームに対する阻止能、ストラグリングは、一個一個の各荷電状態にある荷電粒子に対する阻止能、ストラグリングをその荷電状態分布で平均することにより求められる。ある特定の荷電状態にある粒子に対するそれらの量は、標的物質の電子密度を局所モデルで取り入れることにより誘電関数法を用いて計算された。その結果、【H^+】及び【He^+】イオンに対するそれらの量は着目されたエネルギー範囲で、標的の原子番号に関して振動することがわかった。特に、【He^+】イオンでは、点電荷ではなくそのサイズを考えることが重要であることがわかった。また、局所電子密度モデルにおいては、固体標的と気体標的とに別々な関数形が考えられた。すなわち、後者に対しては波動関数表から電子密度が決定され、前者に対してはウィグナー・ザイツセル内の内側では殻電子、外側では自由電子が存在するとし、自由電子の密度は実験で得られたプラズマ振動数から決められる。以上の手法から、軽イオンビームにおいて、【H^0】と【H^+】及び【He^+】と【He^(2+)】の荷電状態分布の比が阻止能測定値のマスター曲線から予言され、それらの比の直接の測定値との一致もよい。さらに、有効電荷の標的依存性、エネルギー依存性や平均励起エネルギーにおける原子局所電子密度モデルと固体局所電子密度モデルとの差も評価した。ストラグリングに関しては、上述の標的電子励起のみによる寄与の他に、荷電状態のゆらぎによる寄与も組織的に研究した。従来ほとんど具体的評価がなされていなかった後者の寄与は、前者で既に報告されている標的原子番号に関する振動的振舞を非常に助長する場合があることが明らかになった。

イオンが物質中を運動するとき、その荷電状態が物質の励起及びイオン化過程に及ぼす効果を研究した。イオンビームが物質を通過する際に得られる輸送方程式に、荷電状態を表わす変数を導入することにより本研究の基本式が得られた。イオンビームに対する阻止能、ストラグリングは、一個一個の各荷電状態にある荷電粒子に対する阻止能、ストラグリングをその荷電状態分布で平均することにより求められる。ある特定の荷電状態にある粒子に対するそれらの量は、標的物質の電子密度を局所モデルで取り入れることにより誘電関数法を用いて計算された。その結果、【H^+】及び【He^+】イオンに対するそれらの量は着目されたエネルギー範囲で、標的の原子番号に関して振動することがわかった。特に、【He^+】イオンでは、点電荷ではなくそのサイズを考えることが重要であることがわかった。また、局所電子密度モデルにおいては、固体標的と気体標的とに別々な関数形が考えられた。すなわち、後者に対しては波動関数表から電子密度が決定され、前者に対してはウィグナー・ザイツセル内の内側では殻電子、外側では自由電子が存在するとし、自由電子の密度は実験で得られたプラズマ振動数から決められる。以上の手法から、軽イオンビームにおいて、【H^0】と【H^+】及び【He^+】と【He^(2+)】の荷電状態分布の比が阻止能測定値のマスター曲線から予言され、それらの比の直接の測定値との一致もよい。さらに、有効電荷の標的依存性、エネルギー依存性や平均励起エネルギーにおける原子局所電子密度モデルと固体局所電子密度モデルとの差も評価した。ストラグリングに関しては、上述の標的電子励起のみによる寄与の他に、荷電状態のゆらぎによる寄与も組織的に研究した。従来ほとんど具体的評価がなされていなかった後者の寄与は、前者で既に報告されている標的原子番号に関する振動的振舞を非常に助長する場合があることが明らかになった。