Введение к работе
Актуальность темы:
Исследования, связанные с эффектом интенсивного спонтанного изучения рентгеновских и 7-квантов при каналпровалпн релятивистских іектронов в монокристаллах (эффект Кумахова), продолжают в последив годы вызывать большой интерес. Для этого, очевидно, есть следую-(ие причины.
Во-первых, линейчатый спектр излучения при каяалпровании элек-ронов с энергией в диапазоне 1 -г 50 МэВ является весьма чувствптель-ым к форме усредненного кристаллического потенциала и параметрам епловых колебаний решеткп. Анализ таких спектров может дать пнфор-ацпю о кристаллическом потенциале, дебаевской температуре, распре-гленпп атомов по амплитудам тепловых колебаний, электронной плотно-ги в кристалле и т.д. Таким образом, развитие спектроскопии излучения зяалпрованных электронов способно гармонично дополнить такие тра-пщонные исследования кристаллов как электронная микроскопия, кана-зрование ионов и рентгеновская дифракция.
Во-вторых, развитие техники ускорения электронов низких и средних іергпп в последние годы позволило добиться получения сильноточных учков с очень малой величиной эмпттанса, идеальной для захвата элек-ронов в режим каналпрованпя [1]. Поэтому в настоящее время исследо-шия, нацеленные на создание интенсивного, направленного, перестрап-іемого по энергии квазимонохроматпческого рентгеновского источника, эпобретают особую актуальность.
Важными задачами становятся фокусировка и фильтрация по энер-ш излучения при каналированип электронов низких и средних энергии. гшенпе этих проблем могло бы существенно расширить возможности шмененпя интенсивного источника на базе эффекта каналпрованпя для іких задач как рентгеновская литография, дпфрактометрпя, ангпогра-ія, маммография и т.д. Существующие традиционные методы не по-юляют производить эффективную фокусировку немонохроматического ?нтгеновского излучения. В то же время развитие в последние голы ирокополосной рентгеновской капиллярной оптики Кумахова открыва-
ет реальные перспективы для решения указанных оадач [2]. В этой связі в настоящее время актуальной проблемой является разработка эффектив ных методов фокусцровки п фцльтрацпи по энергии получения каналиро ванных электронов с использованием рентгенооптических капиллярны: устройств.
Цель работы:
Разработка и создание на базе микротрона с энергией 20 МэВ экс периментальной установки для спектроскопии излучения при каналиро ванпи электронов в монокристаллах.
Измерение спектров получения при каналировашш электронов энергией 19,2 МэВ в плоскостных каналах монокристаллов кремния раз личной толщины.
Разработка методов фокусировки и фильтрации по энергии иэлуче ния при каналнрованпп электронов низких и средних энергий.
Научная новизна работы:
1. Создана оригинальная экспериментальная установка для спектре
скогши излучения каналированных электронов средних энергий.
-
Впервые измерены спектры излучения прп каналировашш элеь тропов с энергией 19,2 МэВ в плоскостных каналах (100) и (110) монс кристаллов кремния толщиной 3 мкм, 7 мкм и 18 мкм. Измерены энергп линий спонтанного получения и ширины линий.
-
На баое рентгеновской капиллярной оптики Кумахова разработг ны рентгенооптпчеекпе устройства и методы для фокусировки и фильтре цші излучения при каналировашга электронов низких и средних знергиі Обоснована высокая эффективность предложенных методов при решенп проблемы создания интенсивного, направленного, перестраиваемого п энергии квазнмонохроматпческого рентгеновского источника на оспог. эффекта каналирования.
4. Проведено детальное экспериментальное исследование пропуск,
ния рентгеновского получения с энергией 8 и 16 кэВ через прямые и пос
гнутые стеклянные полпкапилляры длиной 200 мм и диаметром отдельнс
го капала 17 мкм при различных положениях источника в фокальной пло<
кости. При тех же условиях измерена расходимость получения на выходе полпкапппляров (для энергии 8 кэВ). Экспериментальные результаты позволили проверить ряд методов численного моделирования пропускания излучения поликапиллярнымп рснтгсноводамп. Полученные экспериментальные данные подтверждают возможность создания эффективных капиллярных рентгенооптическпх систем для фокусировки п фильтрации излучения при каналированпи электронов низких и средних энергии.
Практическое значение
Созданная экспериментальная установка позволяет проводить спектроскопию излучения каналпрованных электронов средних энергий для исследования объемных свойств кристаллов.
Экспериментально измеренные характеристики спектров излучения при каналированпи электронов в плоскостных каналах кремнпя различной толщины могут быть использованы для проверки различных теоретических моделей расчета параметров излучения при каналированпи электронов.
Разработанные методы фокусировки и фильтрации излучения при каналированпи электронов с использованием рентгенооптическпх капиллярных устройств могут быть использованы при создании мощного, направленного квазимонохроматического рентгеновского источника для медицины, рентгеновской литографии, дпфрактометрии.
Результаты экспериментальных исследований прохождения рентгеновского излучения через стеклянные поликапиллярные рентгеноводы могут быть использованы при разработке теоретических моделей процессов многократного отражения рентгеновских квантов в капиллярных системах сложной геометрии.
Структура и обьем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, приложения, заключения и списка литературы и содержит 127 страниц, в том числе 32 рисунка, 5 таблиц и список литературы из 124 ааименоБанпл.
Основные положения, выносимые на защиту сформулированы в конце автореферата в разделе "Основные выводы и результаты".
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на III Всесоюзной конференции по излучению релятивистских частиц в кристаллах (Нальчик, 1988 г.); Всесоюзном семинаре по микро-тронам (Абрау-Дюрсо, 1990 г.); Международном совещании по микротронам (Индор, Индия, 1992 г.); I Международном рабочем совещании по излучению при каналпрованпи (Gosen, Berlin, Germany, 1992); VIII Национальной конференции по технике для синхротронного излучения (NIST, Gaithersburg, MA, USA, 1993); на научных семинарах ОПФ ИЯС РНЦ "Курчатовский Институт" (1990 -і- 1994 г.).
Работа выполнена в Лаборатории электромагнитных взаимодействий ОПФ ИЯС РНЦ "Курчатовский Институт" в соответствии с темой "Исследование прохождения и излучения частин в кристаллах" (шифр темы 02-14.86-1749Т, номер Госрегпстращш У31099).
Публикации. Материалы диссертации содержатся в 6 публикациях [А1-А6]. Список научных работ помещен в конце автореферата.
