高エネルギ-重イオンビ-ムの固体照射による超高分解能高電荷反跳イオン生成法の確立

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02808040
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 今西 信嗣 京都大学, 工学部, 教授 (10027138)
• Keywords: 高電荷イオン / スパッタリング / 加速器 / イオン源 / クラスタ-イオン / イオン固体相互作用 / 弾性衝突 / 非弾性衝突

Research Abstract

エネルギ-幅の極めて低い低エルルギ-高電荷イオンの生成を目的として、高エネルギ-重イオンを固体表面数原子層の原子に衝突させ、衝突カスケ-ドと内殻電離との複合過程により高電荷イオンを得る手法を確立するため本研究課題を開始した。
昨年度は、バンデグラ-フ型加速器で加速したCイオンを用いて、入射イオンエネルギ-、電荷を変えながら反跳イオンの電荷分布と収率の測定を、タ-ゲット:C、Al、Ti、Ni、Cu、Mo、W、Auについてデ-タを取得した。予想したとおり高電荷の原子状ならびにクラスタ-イオンが効率よく生成された。
本年度は、その発生機構を明らかにするため、入射イオン種をC、Si、Geとし、また入射エネルギ-を大幅に変え得るようにタンデム型コッククロフトワルトン加速器を用いて実験を行った。タ-ゲットはAlおよびAl_2O_3に的を絞り、高電荷イオンの収率を入射エネルギ-の関数として積み重ねた。その結果、以下のことが判明した。
1.1荷イオンについては、keV領域から引き続く弾性衝突過程によるものと考えられる。
2.高電荷イオンの収率は、弾性、非弾性衝突のいずれかが支配的となる境界領域において最大となる。両方の衝突過程が等しく関与していると考えられる。
3.クラスタ-イオンは、低エネルギ-領域においては弾性衝突過程により、高エネルギ-領域においては非弾性衝突過程を経て放出する。
以上のように、MeV領域のエネルギ-を持つ重イオンの固体照射の場合、非弾性衝突の効果が現れ、従来のスパッタリング機構とは異なっていることがはじめて明らかになった。