Development of a highly-intense negative C60 ion source for a tandem accelerator and its applications

　高崎量子応用研究所イオン照射研究施設(TIARA)におけるMeV級C60イオンビームを安定に利用するための、タンデム加速器用の負イオン源の開発について報告した。次にこのイオン源開発により可能になった研究として、MeV級C60イオンビーム照射を利用した、金のスパッタリング収量の測定をはじめとしたいくつかの成果を紹介した。23rd International Workshop on Inelastic Ion-Surface Collisions (IISC-23

Sputtering Yields of Si Bombarded with 10-540-keV C60 Ions

Sputtering yields of Si have been measured for C60 ions in the energy range from 10 to 540 keV, where the nuclear stopping is dominant, by measuring thickness change of a pre-amorphized layer with conventional Rutherford-backscattering spectroscopy. The measured sputtering yield shows the maximum, which is approximately 600 Si/C60, around 100 keV. Comparing with the sputtering yields for a monatomic ion calculated both based on the linear-collision-cascade theory of Sigmund and using the SRIM2008 code, nonlinear effect on the sputtering yield has been observed. The nonlinear effect depends on the energy of C60 ions: it is very large around the energies where the sputtering yield has the maximum and hardly observed at 10 keV

Novel Approaches for Intensifying Negative C60 Ion Beams Using Conventional Ion Sources Installed on a Tandem Accelerator

タンデム加速器によるMeVエネルギーのC60イオンビームの高強度化を目指し、高崎量子応用研究所放射線高度利用施設（TIARA)において革新的なC60負イオン生成法を開発した。本生成法により、従来のセシウムスパッター方式による生成法に比べ数万倍、1.3µAのC60負イオンビームの生成に成功した。この高強度ビームは、タンデム加速器において広く用いられる既存のイオン源に電子付着に基づくイオン化機構を一時的に付加することで得られる。そのため、TIARAと同様なタンデム加速器とイオン源を有する加速器施設において、イオン源の増設や置き換えをすることなく、比較的容易にMeV級の高強度C60イオンビームを利用することができる

Lethal effect of carbon cluster ion beams from TIARA 3MV tandem accelerator in bacterial spores

クラスターイオンは、複数の原子がnm距離に近接した状態で物質に入射することから、材料表面の改質や分析では単原子イオンに比べて特異なエネルギー付与を示すことが知られている。しかしながら、生物試料における研究は皆無である。ここでは、枯草菌の胞子を生物試料のモデルとし、クラスターイオンの生物効果の特徴について明らかにすることを目的とした研究を行っている。原子あたり2MeVの炭素イオンの致死効果を評価した結果、LETが非常に高いために1原子のヒットで致死するため、致死効果に関するクラスター化の効果は確認されないことがわかった。今後、より低いLET領域でクラスターイオンの照射効果を評価する予定である