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高密度イオンビームを用いた新世代・電子-イオン衝突実験

研究課題

研究課題/領域番号 16540363
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子・分子・量子エレクトロニクス・プラズマ
研究機関核融合科学研究所

研究代表者

坂上 裕之  核融合科学研究所, 連携研究推進センター, 助手 (40250112)

研究分担者 櫻井 誠  神戸大学, 理学部, 助教授 (90170646)
平山 孝人  立教大学, 理学部, 助教授 (40218821)
山田 一博  核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (80222371)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード電子衝突 / イオン励起過程 / Auger電子分光 / 電離断面積
研究概要

核融合プラズマのような高温プラズマ中で起こりうる多くの原子衝突過程の中で電子・イオン衝突過程はプラズマ制御、計測において非常に重要な過程であり、また原子・分子物理学の分野においても最も興味ある過程の一つであることから、研究が進められている。この電子・イオン衝突における励起過程の研究では、その衝突断面積の小ささと標的イオン密度の低さから非常に困難な実験となる。我々はこの困難さを克服するため、現在まで電子・イオン衝突実験専用の大強度イオン源を開発し、またノイズに強いタンデム型の静電型放出電子分光器も独自に開発した。ここで問題となっているのは大強度めイオンが作る空間電荷である。まず我々はこの空間電荷による効果を観測するために、電子-Xe原子衝突におけるN_5O_<2,3>O_<2,3>(^1S_0)Auger過程のスペクトルを測定しながら、同時にその衝突領域にKr^+イオンビームを入射し、スペクトルに対する入射イオンの効果を強度依存性測定した。それによると、衝突過程に直接寄与しないKr^+イオンのビーム強度が大きくなるにしたがってAuger電子エネルギーが低エネルギー側にシフトし、その量が大きくなってくることが観測された。これはイオンビームが作り出す正の空間電荷による衝突領域の電位変化に起因するものであり、この測定方法によって空間電荷を評価することが可能になった。また、Augerピークの半値幅の変化も測定された。衝突領域のイオンビームの空間電荷による電位分布変化で、半値幅が増加し分解能が悪化する様子を捕られた。イオン電流が4μA近くなると半値幅の増加は50meV以上になった。現在の放出電子分光測定の分解能目標は50meVであり、このような高分解能測定を行う場合、イオンが作る空間電荷を分解能以下に低減する必要がある。そこで我々は独自のイオンビーム空間電荷の低減方法を試みている。イオンビームのビーム中心にタングステン細線のコイル(イオンビーム径より小さい)を平行に挿入し、衝突用の電子ビームを入射させる。電子はイオンビームと衝突する他、コイルとも衝突し低エネルギーの二次電子を放出する。この二次電子によりイオンビームの空間電荷をキャンセルさせ衝突領域の電位をなくそうというものである。現在この試験をくり返し行い最適条件をみっけ、電子・イオン衝突過程の放出電子分光測定に移って行く。また今回e-Xe衝突でのサテライトAugerの観測も行った。これは電子衝突により最外殻電子が電離されXe+になり、しかも内殻電子が励起され再びAuger崩壊する過程である。このスペクトル情報は電子-イオン衝突過程に重要なものとなることが予想され、詳細に解析が行われている。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (14件)

  • [雑誌論文] Dielectronic recombination of He-like to C-like iodine ions2007

    • 著者名/発表者名
      H.Watanabe, H.Tobiyama, A.P.Kavanagh, Y.M.Li, N.Nakamura, H.A.Sakaue, F.J.Currell, S.Ohtani
    • 雑誌名

      Physical Review A 75

      ページ: 12702-12702

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Interference between dielectronic and radiative recombination in electron-highly charged Bi2007

    • 著者名/発表者名
      H.Tobiyama, H.Nohara, A.P.Kavanagh, N.Nakamura, H.Watanabe, H.A.Sakaue, Y.Li, D.Kato, F.J.Currell, C.Yamada, S.Ohtani
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series 58

      ページ: 239-242

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Resonant Electron Processes with Open-shell Highly Charged Ion Targets2007

    • 著者名/発表者名
      N.Nakamura, H.Tobiyama, H.Nohara, A.P.Kavanagh, H.Watanabe, H.A.Sakaue, Y.Li, D.Kato, F.J.Currell, S.Ohtani.
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series 58

      ページ: 267-270

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Recent Activities at The Tokyo EBIT 20062007

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Nakamura, Fred J.Currell, Daiji Kato, Anthony P.Kavanagh, Yueming Li, Shunsuke Ohtani, Hiroyuki A.Sakaue, Makoto Sakurai, Jian Sun, Satoshi Takahashi, Masahide Tona, Hirofumi Watanabe, Chikashi Yamada, Nobuo Yoshiyasu
    • 雑誌名

      Canadian Journal of Physics (to be published)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Recent Activities at The Tokyo EBIT 20062007

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Nakamura, Fred J.Currell, Daiji Kato, Anthony P.Kavanagh, Yueming Li, Shunsuke Ohtani, Hiroyuki A.Sakaue, Makoto Sakurai, Jian Sun, Satoshi Takahashi, Masahide Tona, Hirofumi Watanabe, Chikashi Yamada, Nobuo Yoshiyasu
    • 雑誌名

      to be published in Canadian Journal of Physics

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Interference between dielectromic and radiative recombination in electron-highly charged Bi2007

    • 著者名/発表者名
      H.Tobiyama, H.Nohara, A.P.Kavanagh, N.Nakamura, H.Watanabe, H.A.Sakaue, Y.Li, D.Kato, F.J.Currell, C.Yamada, S.Ohtani
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series 58

      ページ: 239-242

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Resonant Electron Processes with Open-shell Highly Charged Ion Targets2007

    • 著者名/発表者名
      N.Nakamura, H.Tobiyama, H.Nohara, A.P.Kavanagh, H.Watanabe, H.A.Sakaue, Y.Li, D.Kato, F.J.Currell, S.Ohtani
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series 58

      ページ: 267-270

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Total Electron Transfer Cross Sections for Highly Charged Ion - Alkali Metal Atom Collisions2006

    • 著者名/発表者名
      H.A.Sakaue, K.Hosaka, H.Tawara, I.Yamada, N.Nakamura, S.Ohtani, A.Danjo, M.Kimura, A.Matsumoto, M.Sakurai, M.Yoshino.
    • 雑誌名

      Journal of Plasma Fusion Research Series Vol.7

      ページ: 195-195

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Total Electron Transfer Cross Sections for Highly Charged Ion-Alkali Metal Atom Collisions2006

    • 著者名/発表者名
      H.A.Sakaue, K.Hosaka, H.Tawara, I.Yamada, N.Nakamura, S.Ohtani, A.Danjo, M.Kimura, A.Matsumoto, M.Sakurai, M.Yoshino.
    • 雑誌名

      Journal of Plasma Fusion Research Series Vol.7

      ページ: 195-195

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Total Electron Transfer Cross Sections for Highly Charged Ion-Alkali Metal Atom Collisions2006

    • 著者名/発表者名
      H.A.Sakaue, K.Hosaka, H.Tawara, I.Yamada, N.Nakamura, S.Ohtani, A.Danjo, M.Kimura, A.Matsumoto, M.Sakurai, M.Yoshino
    • 雑誌名

      Journal of Plasma Fusion Research Series Vol.7

      ページ: 195-195

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of electron beam ion source for nanoprocess using highly charged ions2005

    • 著者名/発表者名
      M.Sakurai, F.Nakajima, T.Fukumoto, N.Nakamura, S.Ohtani, S.Mashiko, H.A.Sakaue.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B 235

      ページ: 519-519

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of electron beam ion source for nanoprocess using highly charged ions2005

    • 著者名/発表者名
      M.Sakurai, F.Nakajima, T.Fukumoto, N.Nakamura, S.Ohtani, S.Mashiko, H.A.Sakaue
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum. Methods B235

      ページ: 519-519

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Total Electron Transfer Cross Sections for Highly Charged Ion - Alkali Metal Atom Collisions2005

    • 著者名/発表者名
      H.A.Sakaue, K.Hosaka, H.Tawara, I.Yamada, N.Nakamura, S.Ohtani, A.Danjo, M.Kimura, A.Matsumoto, M.Sakurai, M.Yoshino
    • 雑誌名

      J. Plasma Fusion Research (to be published)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Highly Charged Ion in Plasmas and Atomic Processes2005

    • 著者名/発表者名
      H.A.Sakaue, D.Kato
    • 雑誌名

      J.Vac.Soc.Jap.(真空) 48

      ページ: 483-483

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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