Negative-ion beams have recently been suggested as sources of high-energy heavy atoms to be used as drivers for inertial confinement fusion (ICF). Owing to their electron affinities limited to a few eV, anions can be efficiently photo-detached in the vicinity of the fusion chamber, with the resulting high-velocity neutral projectiles following ballistic trajectories towards the hydrogen pellet target. Electron-detachment cross sections are needed as parameters to estimate the beam attenuation in the path from the ion source to the hydrogen pellet. Halogen anions are possible projectile choices. In this paper we present experimental data for total electron-detachment cross sections for F−, Cl−, Br− and I− ions incident on N2, in the 0.94–74 keV u−1 energy range. Our measurements can benchmark theory on anion electron detachment at intermediate to high velocities. Comparison between different projectiles shows very similar collision velocity dependencies. A simple geometrical scaling is presented, providing an estimate for electron-detachment cross sections at the MeV u−1 energy range. The presented scaling indicates that the vacuum requirements due to the use of halogen anions for ICF are less critical than previously suggested.
負イオンビームは、慣性閉じ込め核融合（ICF）のドライバーとして使用する高エネルギー重原子の源として近年提案されている。陰イオンは数eVに限られた電子親和力を持つため、核融合チャンバー近傍で光脱離により効率的に中性化でき、その結果生じる高速中性粒子は水素ペレット標的へ向かって弾道軌道を描く。イオン源から水素ペレット標的までのビーム減衰を見積もるには、電子脱離断面積のパラメータが必要である。ハロゲン陰イオンは候補の一つである。本論文では、0.94–74 keV u⁻¹のエネルギー範囲におけるN₂を標的としたF⁻、Cl⁻、Br⁻、I⁻イオンの全電子脱離断面積の実験データを提示する。我々の測定結果は、中間から高速エネルギー領域における陰イオンの電子脱離に関する理論のベンチマークとなる。異なる入射イオン種間の比較により、衝突速度に対して非常に類似した断面積の依存性が示された。また、MeV u⁻¹エネルギー領域での電子脱離断面積を見積もるための簡単な幾何学的スケーリングを提示する。このスケーリングは、ICFにおけるハロゲン陰イオンの使用に伴う真空要件が、これまで考えられていたよりも厳しくないことを示している。