Strong X-ray emission due to a charge-up effect

Abstract

When an electrified target was bombarded with MeV-region ions, emission of strong X-rays was observed. An electrified insulator target subjected to an electron beam as well as an ion beam is ionized. The cross section of X-ray emission caused by electron excitation was found larger than that caused by ion excitation. In order to elucidate mechanism of the electrification effect, DC3kV was applied between a copper pin and a piece of copper plate in a 10(exp -5) Torr vacuum, with the gap of 8mm between the pin and the plate. The copper plate was coated with fluorescent powder, and thermal electrons were supplied from a tungsten filament placed close to the pin. Once switched-on, a strong spark was generated between the pin and the plate, which emitted X-rays. The X-rays were detected by a Si(Li) solid-state detector. Even if the filament is switched off just after the spark, X-rays continued to be emitted for up to 30 minutes, and stopped emitting with another strong spark. During the X-ray emission, the copper plate coated with the fluorescent powder was observed to have a few bright spots. The X-ray emitted after the switching-off is a field emission from the copper plate. The detailed mechanism of the strong X-ray emission from the electrified insulator is still under investigation, but it is known that a 3kVDC field emission generates strong X-rays.

MeV領域イオンを照射した際、帯電した標的から強いX線が放射されるのを観測した。帯電した絶縁標的は電子ビームおよびイオンビームにより電離するが、電子励起によるX線放射の断面積は、イオン励起におけるより大きかった。帯電効果の機構を解明するため、本実験では10(exp -5)Torrの真空中で銅針と銅板の間にDC3kVをかけた。針と板の間は8mmである。銅板には蛍光粉末を塗り、針の近くに取付けたタングステンフィラメントにより熱電子を供給した。スイッチを入れると、針と板の間に大きなスパークが起こりX線が放射された。Si(Li)固体検出器によりX線を検出する。スパーク直後、フィラメントのスイッチを切ってもX線は数分ないし30分も放射を続け、別の強いスパークを発して停止する。X線放射中、蛍光粉末を塗った銅板にいくつかの輝いたスポットを観測した。スイッチ切断後に放射されるX線は、銅板からのフィールドエミッションである。帯電した絶縁体からの強いX線放射の機構の詳細はまだ解明されていないが、3kVDCのフィールドエミッションは強いX線を発生することが分っている。