EFFECTIVE CHARGE OF ENERGETIC HEAVY IONS IN GASES, SOLIDS AND PLASMAS

Résumé
La charge effective q_eff d'ions partiellement épluchés est déterminée par l'équilibre entre la capture électronique et le stripping du milieu ralentisseur. Les conséquences des variations des sections efficaces correspondantes sur q_eff, sont étudiées pour des ions quasi-complètement épluchés, et d'autres, de charge arbitraire. Les deux paramètres signifiants sont les effets de densité dans la cible, et les effets dus à la température du plasma. Ici, on se limite à la densité. On discute les observations expérimentales en cible solide et gazeuse, respectivement. On présente un nouveau modèle des effets de densité sur des ions quasi-complètement strippés. On discute les dE/dx correspondants en milieu dense, qui peuvent varier sur 20 %. Le taux de stripping d'un ion lourd de faible charge est beaucoup plus élevé dans un solide que dans un gaz.

Abstract
The effective stopping-power charge q_eff for partially stripped ions is determined by a balance of the electron capture and loss cross sections within the stopping medium. The consequences for q_eff of relative changes in these cross sections are considered for nearly fully stripped ions and for partially stripped ions. Two physical factors leading to such changes are density effects in the stopping medium, and plasma temperature effects. This paper concentrates on the role of density effects. Experimental observations of a genuine gas-solid density effect are discussed, and a new rigorous model of this effect for nearly fully stripped ions is presented. Implications for dE/dx in dense media are discussed, and are shown to be significant at the 20% level. Furthermore the stripping rate for a heavy ion of low charge state entering a medium will be considerably higher in a solid than in gas.