Введение к работе
Актуальность проблемы. В течение последних десятилетий наблюдается повышенный интерес как к разработке интенсивных монохроматических пучков рентгеновского излучения, так и к возможности их пространственно-временного управления. Он объясняется повышенным интересом к возможности создания и пространственного управления наноструктурой, к исследованиям существующих пространственных несовершенностей в монокристаллах, материалах и т.д.
Очевидно, что важным этапом в разработке источников монохроматического излучения рентгеновского диапазона длин волн является получение больших интенсивностей. Важным также является разработка пучков разных энергий, что необходимо для всестороннего и более детального изучения объектов.
В последние годы в научной литературе появилось много работ в этом направлении. Особое место занимают исследования механизма излучения в рентгеновском диапазоне длин волн релятивистскими электронами при их прохождении через кристалл. Это явление, известное в литературе как Параметрическое Рентгеновское Излучение (ПРИ, или квазичеренковское излучение), обусловлено дифракцией на кристаллической решетке монокристалла вторичных электромагнитных волн, сопровождающих частицу. В случае использования ПРИ в качестве источника рентгеновского диапазона длин волн будет решен и вопрос получения дискретных источников излучения, однако вопрос об их интенсивности остается открытым из-за малой вероятности образования реігггеновского излучения. В Институте Прикладных Проблем Физики (ИППФ) НАН Армении под руководством академика А.Р. Мкртчяна проводились интенсивные исследования с целью выявления влияния степени внешних воздействий на ПРИ. Экспериментальные работы, выполненные сотрудниками ИППФ в 1988 году на ускорителе Ереванского физического института, а также в 1999г., совместно с немецкими коллегами на ускорителе университета в Майнце, подтвердили идею о возможности наблюдения ПРИ на монокристаллах кварца и ниобата лития, а также усиления его интенсивности под влиянием внешних воздействий (акустические поля, температурные градиенты). Поэтому, исследование возможности формирования интенсивного монохроматического и узконаправленного рентгеновского излучения и усиления его интенсивности с целью получения возможности его практического использования является весьма актуальной проблемой.
Для получения интенсивных пучков излучения важным является изучение влияния формы электронных сгустков на процесс их формирования. На этом пути были исследованы излучения различных типов (черепковское, переходное, ондулягорное, тормозное, Смита-Парселла), а также различные функции
распределения электронов в сгустке (гауссовское, параболическое, гаусс-параболическое). Особый интерес представляют, так называемые, асимметричные сгустки, так как в большинстве случаев распределения электронов в сгустках, получаемых на ускорителях, оказывается несимметричным в продольном направлении.
В этой области весьма актуальной проблемой является решение обратной задачи: восстановление продольной функции распределения частиц в сгустке по известному спектральному распределению интенсивности излучения испускаемого в процессе взаимодействия сгустка с твердым телом.
В ИППФ много лет проводятся систематические теоретические и экспериментальные исследования влияния внешних воздействий не только ла вышеуказанные явления, но и на дифракцию рентгеновских лучей. В этих работах в частности была установлена возможность существенного воздействия Поверхностных Акустических Волн (ПАВ) на параметры дифрагированных рентгеновских лучей, т. е. возможность управления параметрами дифрагированного излучения в пространстве и во времени.
Дифракция рентгеновских лучей от монокристалла, при симметричной лауэвекои геометрии с зеркальным отражением, т.е. в ситуации, когда падающие и дифрагированные пучки образуют малые скользящие углы с поверхностью кристалла, несет информацию о кристаллической структуре приповерхностных слоев. Если на кристалле возбуждена ПАВ, то Зеркально отраженная от входной поверхности кристалла Дифрагированная рентгеновская Волна (ЗДВ) передает информацию о локальных смещениях, обусловленных ПАВ. Такие работы позволяют расширить возможности рентгеноструктурного анализа и управления параметрами рентгеновского луча в пространстве и во времени, чем и диктуется актуальность проведения всестороннего исследования закономерностей подобного рода.
Цель диссертации
Экспериментальное исследование параметрического рентгеновского излучения возникающего пра взаимодействии электронного пучка с пьезоэлектрическими монокристаллами.
Исследование влияния акустических колебаний на ПРИ в пьезоэлектрических монокристаллах.
Решение обратной задачи по восстановлению распределения электронов в сгустке по спектральному распределению интенсивности его излучения.
Теоретическое исследование рассеяния рентгеновских лучей на кристалле при скользящей геометрии и наличии поверхностной акустической волны.
Научная новизна и практическая ценность работы. Диссертация посвящена некоторым вопросам формирования и управления рентгеновским излучением в пространстве и во времени.
-
Экспериментально исследовано параметрическое рентгеновское излучение при прохождении релятивистских электронов с энергией 855 МэВ через кристаллы кварца и ниобата лития. Обнаружена возможность существенного влияния акустических колебаний кристалла на спектральные характеристики этого излучения.
-
Разработан математический метод решения не корректно поставленной обратной задачи о восстанавлении пространственного распределения электронов в сгустке по экспериментальным значениям интенсивностей его когерентного излучения.
-
Рассмотрено рассеяние рентгеновских лучей на кристаллах в скользящей геометрии при наличии поверхностных акустических волн (ПАВ). Теоретически показано существенное воздействие ПАВ на интенсивность зеркально дифрагированной волны в случаях, когда ПАВ направлено параллельно или перпендикулярно вектору дифракции.