Double electron capture vs. target excitation in slow He(2+) + He collisions

Abstract

Photon emission following slow ion-atom collisions was observed for the collision system He(2+) + He. The energy of the incoming beam of helium ions was varied between 18 and 36 keV. In particular, the velocity dependent photon emission for the ls(sup 2)((sup 1)S(sub 0))-1snp((sup l)P(sub 1)) (n less than or equal to 4) resonance series in neutral helium were measured. Measurements were done in such a way that the Doppler shift is used to separate whether the photons originated from the projectile ions or the target atoms. This was the first time that these two processes, Double-Electron Capture (DEC) and Target Excitation (TE), were separated for this collision system using photon emission spectroscopy. The work was performed with the 14.5 GHz Caprice ECRIS (Electron Cyclotron Resonance Ion Source) at RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) by using a recently installed 1 micron grazing incidence VUV (Vacuum Ultraviolet) spectrometer. The development in the measured photon emission intensity with the energy of the impinging beam of He(2+) ions was studied. The intensity response for the setup was calibrated with the help of known photon emission cross sections for Xe(7+) and (8+). Some more work is still needed in order to make a detailed comparison with theory, primarily to correct for possible lifetime effects and for the finite observation window. It was found that there are resemblance between the measured data and the theoretical calculations.

低速のイオンと原子の衝突に引き続いて起こる光子の放出を、2価のヘリウムイオンとヘリウム原子の衝突に関して観測した。入射するヘリウムイオンのエネルギーを、18?36keVの間で変化させた。とくに、中性ヘリウム原子における1s(sup 2)((sup 1)S(sub 0))-1snp((sup 1)P(sub 1))(nは4以下)の共鳴系列に関して観測される光子について、入射イオンの速度に対する依存性を測定した。光子の放出が入射イオンから生じるのか、ターゲットの原子から生じるのかを明確にするためにドップラーシフトによる測定方法を用いた。この衝突過程における二重電子捕獲(DEC)とターゲット励起(TE)という2個の過程を光子放出分光法を用いて初めて分離した。この研究は理化学研究所の14.5GHzのCapriceECRIS(電子サイクロトロン共鳴イオン源)と最近導入された1ミクロンの斜入射型真空紫外(VUV)分光器を用いて行った。2価のヘリウムイオンの入射エネルギーに対して放出される光子の強度の変化を測定した。この装置の強度に関する応答を較正するために、光子放出の断面積が分かっているXe(7+)、および(8+)の結果を採用した。理論との詳細な比較を行うためにはもう少し詳しい測定が必要である。とくに、イオンの寿命の効果と有限な観測窓に関する補正が必要である。しかし、測定データと理論の類似を見出すことができた。