Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время значительно возрос интерес к исследованиям по созданию оптических систем, позволяющих получать рентгеновское изображение изучаемых объектов как микроскопического, так и астрономического масштабов, изменять пространственную ориентацию и угловую расходимость рентгеновского излучения, концентрировать и фокусировать энергию рентгеновских пучков в диапазоне длин воля порядка 0,1-10 й. Возрождение интереса к новым рентгенооптическим элементам связано с дальнейшим развитием рентгеновской микроскопии и астрономии, дигг'яостики рентгеновского излучения плазмы, субмикронной рентгеновской литографии, медицины, а также необходимостью создания мощных источников рентгеновского излучения. Создание рентгеноопгаческих устройств, позволяющих управлять пучками жесткого рентгеновского излучения (транспортировка, поворот, фокусировка) является актуальной задачей для решения многих физико-технических проблем.
Управление рентгеновскими пучками возможно с помощью дифракционных и интерференционных элементов, таких как плоские и изогнутые кристаллы, многослойные зеркала, зонные и фазовые пластинки ж решетки. Эти элементы характеризуются высокой спектральной и угловой селективностью. Однако для целого ряда задач требуются широкополосные отклоняющие устройства, которые могут быть реализованы с помощью элементов рентгеновской оптики скользящего падения (вогнутые зеркала, капилляры, лентообразные волноводы и др.), основанные на явлении полного внешнего отражения (ПВО).
К настоящему времени достаточно полно теоретически и экспериментально исследовано отражение от плоских и цилиндрически изогнутых зеркальных поверхностей, а также прохождение пучков через прямые полые трубки и капилляры. Существуют эксперименты по транспортировке и фокусировке рентгеновского излучения с помощью изогнутых капиллярных и лентообразных рентгеновских волноводов. Вместе с тем следует отметить, что к началу работы над диссертацией совершенно отсутствовал теоретический анализ эффективности изогнутых
рентгеноводов. Проведенное в настоящей диссертации теоретически рассмотрение поворота и траспортировки рентгеновского излучения учитывающее, помимо прочего, отражения от реальных, т.е. шероховатых стенок изогнутых рентгеноводов, является достаточно своевременным и актуальным.
Цель работы. Целью настоящей работы является последовательні теоретический анализ распространения рентгеновского излучения в изогнутых капиллярах и лентообразных волноводах как в рамках во. новой теории, так ж в приближении геометрической оптики; анализ зависимости коэффициента пропускания рентгеноводов от их параме: ров (длина, ширина канала), от угла поворота пучка, угловой але] туры и среднеквадратичных высот шероховатостей отражающих повер: ностей.
Научная новизна. Основные существенно новые результаты работы состоят в следующем:
-
Проведено теоретическое исследование модовой структуры электромагнитного поля в плоском и в равномерно изогнутом лентообразном рентгеновских волноводах.
-
Впервые предложен точный метод расчета траектории рентгеновских лучей и коэффициента пропускания равномерно изогнутых кг пиллярных рентгеноводов, который может использоваться также в случае волноводов более сложной формы. Показана возможность поворота пучков жесткого рентгеновского излучения на несколько грг дусов с эффективностью в несколько десятков процентов.
-
Теоретически ж экспериментально исследованы особенности транспортировки рентгеновского излучения в изогнутом лентообразном волноводе в режимах "шепчущих" мод и поочередных отражений. Проанализировано влияние на интегральный коэффициент пропусканні угла изгиба, длины и ширины канала рентгеновода, угла падения рентгеновского пучка, его расходимости и степени шероховатости стенок волновода. Дано объяснение обнаруженной экспериментально немонотонной зависимости прошедшей через волновод интенсивности от угла поворота рентгеновского пучка.
-
Теоретически предложен новый метод определения степени ПК роховатостей поверхности твердого тела с использованием явления многократного ПВО рентгеновских лучей от стенок лентообразного волновода. Показано, что угловая зависимость коэффициента цропус кания рентгеяовода более чувствительна к величине среднеквадра-
тичной высоты шероховатостей, чем традиционно исследуемая в рентгеновской рефлектометрии кривая коэффициента однократного отражения.
Практическое значение работы. Полученные в диссертации результаты могут быть использованы для анализа эффективности и оптимизации параметров рентгеновских волноводов при конструировании поворотных устройств, рентгеновских линз и фокусирующих систем на основе связок из большого количества капилляров, а такке полезными для повышения чувствительности метода рентгеновской рефлектометрии.
Основные положения, выносимые на зашит?:
-
Результаты теоретического исследования модовой структуры электромагнитного поля в плоском и равномерно изогнутом лентообразном волноводах и особенности формирования тонкой пространственно-угловой структуры рентгеновских пучков на выходе рентгеновода.
-
Общий метод расчета траектории рентгеновских лучей и коэффициента пропускания равномерно изогнусь. .:глиллярных рентгеново-дов.
-
Анализ зависимости коэффициента пропускания от длины и ширины канала капиллярных и лентообразных волноводов, степени шероховатости стенок, угла поворота пучка и угловой апертуры входного торца рентгеновода..
-
Новый метод повышения чувствительности рентгеновской рефлектометрии с использованием лентообразного волновода.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на 7 Всесоюзном совещании по когерентному взаимодействию излучения с веществом (Алушта, 1990).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ. Их список приводится в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов. Общий объем диссертации составляет 130 машинописных страниц, включая 97 стр. основного текста, 21 рис. и список цитируемой литературы из 104 наименований.
