多重コインシデンス法によるクラスター・放射線相互作用に関する基礎的研究

利用多重符合法进行团簇-辐射相互作用的基础研究

基本信息

批准号：
02J01655
负责人：
間嶋拓也
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,MeV重イオンとC_<60>分子の衝突及びそれに伴う緩和(分解)過程を見ることにより,多体系との相互作用の微視的解明を目的に研究を行った.多原子系との衝突においては,電離,電子励起,振動励起などの多くの自由度にエネルギー分配されるため,エネルギー付与量だけでは分解の描像は決まらない.標的電子との相互作用に話を限ったとしても,分解を引き起こすトリガーとして,次の二つの可能性を考えることができる.一つは,多重電離によって生成された多価のC_<60>イオンが,クーロン斥力により分解するクーロン爆発的描像.もうひとつは,高い内部励起エネルギーにより不安定化し崩壊する描像である.そこで,それらの寄与を実験的に決定するために,多重コインシデンスシステムを確立し研究を行った.具体的には次の3つに関して同時測定を行った.(1)衝突により生成された分解片イオンの飛行時間測定(TOF),(2)衝突時に放出される二次電子個数(n_e),(3)衝突後の価数選別された入射粒子(q').測定されたTOF-n_eコインシデンススペクトルから,放出電子数依存の分解パターンを得ることができた.この結果,分解過程が,分解直前の一時的高励起多価イオンC_<60^<r+>>^<**>の価数rでは決まらず,内部エネルギー量で支配されることが検証された.これは,低速多価イオン衝突の結果とは全く対照的な結果である.また,2電子捕獲から3電子損失まで系統的に測定した結果も得られている.今回得られた放出電子個数分布は,イオン衝突によるC_<60>の多重電離確率を直接測定していることに対応している.多数の分解片イオンが生成するため従来の反跳イオンの価数測定では多重電離分布を決定することは出来ず,これは今回始めて得られた重要な結果である.結果は,n_e〜10での盛り上がりのある構造をもつことが分かった.局所電子密度近似によるエネルギー付与分布の計算と比較した結果,この構造はクラスターや巨大分子に特有の構造であるという結論に達した.多重電離確率の理論計算は容易ではないが,付与エネルギーの12パーセントがイオン化ポテンシャルに用いられるとすると,比較的良く実験を再現することが分かった.また,統計的エネルギー付与モデルによる計算を行うとさらに良く分布を再現できることが分かった.Au衝突(0.4MeV)においては,非常に少ない電子個数であるにも関わらず,激しい多重分解が優勢であり,核的阻止能の寄与を支持する結果を得た.

在本研究中，我们研究了 MeV 重离子与 C_<60> 分子之间的碰撞以及相关的弛豫（分解）过程，旨在阐明与多体系统的微观相互作用。多原子系统与即使我们将讨论限制为与目标电子的相互作用，我们也可以考虑以下两种可能性作为分解的触发因素：其中之一是多价 C_<60> 离子分解的库仑爆炸图。由于库仑斥力。是由于高内部激发能量而变得不稳定和崩溃的图像。因此，为了通过实验确定它们的贡献，我们建立了多重符合系统并进行了研究。具体来说，我们进行了以下三点的同时测量。 (1) 碰撞产生的分解碎片离子的飞行时间测量(TOF) ，（2）碰撞过程中发射的二次电子数量（n_e），（3）碰撞后价态排序的入射粒子（q'）从测量的TOF-n_e重合谱中，我们可以确定发射电子的数量取决于。我们能够获得分解模式，结果发现分解过程在分解之前导致了暂时的高激发多价离子 C_<60^。经验证，<r+>>^<**>的价数r不是确定的，而是由内能的大小决定的，这个结果与我们也得到的慢速多价离子碰撞的结果形成鲜明对比。从2电子捕获到3电子丢失的系统测量结果。本次得到的发射电子数分布为这与直接测量C_<60>的多重电离概率相对应。这是本研究首次获得的重要结果。通过将其与使用局域电子密度近似计算能量转移分布进行比较，我们得出的结论是，这种结构是团簇和大分子所独有的。多次电离概率的理论计算并不容易，但如果 12% 的能量用于电离势，则相对较好发现可以重现该实验。此外，还发现通过使用统计能量沉积模型进行计算，可以更好地重现分布。在 Au 碰撞（0.4 MeV）中，尽管电子数量非常少结果表明，严重的多重分解占主导地位，支持了核阻止能力的贡献。