СЕЧЕНИЯ ИОНИЗАЦИИ ДЛЯ МНОГОКРАТНО ИОНИЗОВАННЫХ АТОМОВ МИШЕНИ И ВЫХОД РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, ВОЗБУЖДАЕМОГО ИОНАМИ КОБАЛЬТА

Были измерены сечения выхода K, L и M рентгеновского излучения для элементов от Ti до Bi при возбуждении ускоренными пучками ионов ⁵⁹Co¹²⁺ с энергией 94,4 МэВ. Полученные результаты сравнивались с предсказаниями ECPSSR и PWBA теорий, рассчитанными с помощью программы ISICS11.

Полученные данные показывают, что на общий спад сечения выхода рентгеновского излучения K-оболочки с увеличением атомного номера мишени Z₂ накладывается его рост в диапазоне от Z₂ = 22 приблизительно до Z₂ = 41 с максимумом приблизительно при Z₂ = 29. Это явление может быть объяснено тем, что при взаимодействиях, близких к симметричным, через образовавшиеся молекулярные орбитали возможно перемещение электронов между орбиталями сталкивающихся атомов. Следовательно, сечение образования рентгеновского излучения для выбранного химического элемента при анализе методом PIXE может быть селективным образом максимизировано путем подбора режима облучения – энергии и вида падающего иона.

Опираясь на смещения и уширения рентгеновских линий в полученных спектрах, рассчитаны выходы флуоресценции и сечения ионизации K-оболочек для элементов от титана до молибдена, модифицированные для многократной ионизации. Полученные результаты показывают, что отличия выходов флуоресценции с учетом многократной ионизации от одновакансионных выходов флуоресценции не превышают 35%. Следовательно, наблюдаемые отклонения экспериментальных данных от теоретических не могут быть объяснены только многократной ионизацией без привлечения эффектов, связанных с межорбитальными переходами электронов.

1. .J. Ozafrán, M.E. Vázquez, A.J. Kreiner, M.E. Debray, J.M. Kesque, A.S.M.A.Romo, C. Pomar, H. Somacal, M. Davidson, J. Davidson, PIXE analysis of heavy water from a nuclear power plant, Nucl. Instr. and Meth. B 74 (1993) 542.

2. M.J. Ozafrán, M.E. Vázquez, A.S.M.A. Romo, M.A. Cardona, M.E. Debray, D.Hojman, J.M. Kesque, A.J. Kreiner, J.J. Menendez, H. Somacal, J. Davidson, M.Davidson, Heavy ion induced X-ray emission work at the TANDAR laboratory in Buenos Aires, Nucl. Instr. and Meth. B 99 (1995) 384.

3. D. Morata, M. Polvé, A. Valdés, M. Belmar, M.I. Dinator, M. Silva, M.A. Leiva, T.Aigouy, J.R. Morales, Characterisation of aerosol from Santiago, Chile: anintegrated PIXE– SEM–EDX study, Environ. Geol. 56 (2008) 81.

4. M.I. Michelettia, L.G. Murruni, M.E. Debray, M. Rosenbusch, M. Graf, G. Ávila Cadena, P. Vitale, J. Davidson, H. Somacal, Elemental analysis of aerosols collected at the Pierre Auger Cosmic Ray Observatory with PIXE technique complemented with SEM/EDX, Nucl. Instr. and Meth. B 288 (2012) 10.

5. B. Cross, R. Zeisler and E. A. Schweikert, High energy heavy-ion induced x-ray emission analysis, Nucl. Instr. and Meth. 142 (1977) 111.

6. H. Kubo, F.C. Jundt, t and K.H. Purser, Target Z Dependence of Projectile Ka X-Ray Production Cross Sections in High-Energy, Heavy-Ion-Atom Collisions, Phys. Rev. Lett. Vol. 31 № 11 (1973) 674.

7. H.J. Specht, Ionisation innerer Elektronenschalen bei fastadiabatischen Stößen schwerer Ionen, Z. Phys. 185 (1965) 301.

8. T.M. Kavanagh, M.E. Cunningham, R.C. Der, R.J. Fortner, J.M. Khan, E.J. Zoharis, and J.D. Garcia, X-Ray Production in Ion-Atom Collisions: The Influence of Level Matching, Phys. Rev. Lett. 25 (1970) 1473.

9. E. Merzbacher, H.W. Lewis, X-ray production by heavy charged particles,Encyclopedia of Physics, vol. 34, Springer, Berlin, 1958.

10. W. Brandt, G. Lapicki, Energy-loss effect in inner-shell Coulomb ionization by heavy charged particles, Phys. Rev. A 23 (4) (1981) 1717.

11. S. J. Cipolla, An improved version of ISICS: a program for calculating K-, L-, and M-shell cross sections from PWBA and ECPSSR theory using a personal computer, Comp. Phys. Comm. 176 (2007) 157.

12. S. J. Cipolla, The united atom approximation option in the ISICS program to calculate K-, Land M-shell cross sections from PWBA and ECPSSR theory, Nucl. Instr. And Meth. B 261 (2007) 142.

13. S. J. Cipolla, ISICS2011, an updated version of ISICS: A program for calculation K-, L-, and M-shell cross sections from PWBA and ECPSSR theories using a personal computer, Comp. Phys. Comm. 182 (2011) 2439.

14. B. Gikal et al., Physics of Particles and Nuclei Letters. Vol. 5 № 7 (2008) 642.

15. I. Gorlachev. N. Gluchshenko. I. Ivanov. A. Kireyev. M. Krasnopyorova. A. Kurakhmedov. A. Platov. Y. Sambayev. M. Zdorovets. X-ray production cross sections induced by neon ions. Nucl. Instr. Method B 448 (2019) 19.

16. E. Batyrbekov, N. Gluchshenko, I. Gorlachev, I. Ivanov, A. Platov, “X-ray production cross section for K-, Land Mshell by 14 MeV and 19.6 MeV nitrogen”, Nucl. Instr. And Meth. B 330, p. 86-90 (2014).

17. I. Gorlachev, N. Gluchshenko, I. Ivanov, A. Kireyev, S. Kozin, A.Kurakhmedov, A. Platov, M. Zdorovets, K-, Land M-shell X-ray productions induced by oxygen ions in the 0.8-1.6 MeV/amu range, Nucl. Instr. And Meth. Vol. 381, pp. 34-38 (2016).

18. I. Gorlachev, N. Gluchshenko, I. Ivanov, P. Kharkin, A. Kireyev, U. Koztayeva, A. Kurakhmedov, F. Pen’kov, A. Platov, Y. Sambayev, M. Zdorovets, X-ray production cross sections induced by carbon ions // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B– 2021. – B 499. – P. 100.

19. A. Cairns, A. D. Marwick and I. V. Mitchell, Thin Solid8 Films 19 (1973) 91; T. M. Kavanagh, R. C. Der, R. J. Fortner and M. E. Cunningham, Phys. Rev. A8 (1973) 2332.

20. M. Pajek, D. Banas, J. Semaniak, J. Braziewicz, U. Majewska, S. Chojnacki, T. Czyzewski, I. Fijal, M. Jaskola, A. Glombik, W. Kretschmer, D. Trautmann, G. Lapicki, T. Mukoyama, Phys. Rev. A 68 (2003) 022705.

21. J. A. Tanis, S. M. Shafroth, W. W. Jacobs, T. McAbee, Kshell x-ray production in t9K, 22Ti, 25Mn, and 35Br by 20–80Mev 17Cl ions, Phys. Rev. A 31 №2, 750 (1985).

22. H. Scofield, Phys. Rev. A9, 1041 (1974).

23. F. P. Larkins, J. Phys. 8 4, L29 (1971).

24. M. O. Krause, J. Phys. Chem. Ref. Data 8, 307 (1979).