Toroidal spectrometer for measurement of emitted electron spectra arising from collisions between highly charged ions and neutral atoms

Abstract

A toroidal mirror type electron energy spectrometer was assembled. The characteristic of this apparatus is its capability of measuring angular distribution of emitted electrons without a moving part. Electrons ejected from a target are energy-analyzed with the toroidal prism, and focused on the MCP (Micro-Channel Plate), a position-sensitive detector. For the purpose of examining the charged state of ions, MCP incorporates a TOP (Time Of Flight) recoil-ion analyzer in it. The performance of the apparatus was tested by measuring e-Ar elastic scattering with the use of a channel-electron multiplier tube, at 100 eV of electron energy, within an angular range of 20-120 deg. Within the angular range of 30-140 deg, the measured result agreed with that obtained by Srivastava et al. For this wide angular range of the incident beam-directions, the analyzer proved to be able to measure the angular distribution of electrons emitted by the ion-atom collision. With respect to the measurement of the Auger electrons from N(4+) (1s(sup2)3l3l') emitted by the collision of N(5+) ions of 50 keV with Ar, background noise was too high to obtain a clear Auger electron-spectrum.

トロイダルミラー型電子エネルギー分析計を組立てた。この装置の特徴は、放出された電子の角度分布を可動部分無しで測定可能なことである。ターゲットから放出された電子をトロイダルプリズムによりエネルギー分析し、位置有感検出器MCP(マイクロチャネルプレート)に集める。荷電状態を調べるために、MCPはTOF(飛行時間)反跳イオン分析器を内蔵している。装置の性能試験として、チャンネル電子増倍管を用いたe-Ar弾性散乱の計測を電子エネルギー100eV、角度範囲20?120度の範囲で行った。角度範囲30?140度で、Srivastabaらと一致する結果を得た。このような入射ビーム方向に対して広角度の範囲においては、この分析計によりイオン-原子衝突からの放出電子の角度分布を計測することが可能であることが示された。50keVのN(5+)イオンとArとの衝突で発生したN(4+)(1s(sup 2)3l3l')からのオージェ電子の計測については、バックグラウンドノイズが大きすぎて明瞭なオージェ電子スペクトルが得られなかった。