Использование синхротронного излучения ускорителя "Сириус" для экспериментов по изучению оптических и фотоэмиссионных свойств твердых тел в вакуумной ультрафиолетовой области спектра

• Автор: Тимченко, Николай Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 171 c. : ил

Синхротронное излучение (СИ) - излучение релятивистских электронов, возникающее при их движении по криволинейным траекториям в магнитном поле циклических ускорителей, представляет собой физическое явление, имеющее важное научное и прикладное значение. Являясь побочным продуктом процесса ускорения заряженных частиц до высоких энергий, синхротронное излучение оказывает существенное влияние на конструкцию и режимы работы ускорителей, а также определяет динамику движения и параметры ускоряемого в них сгустка заряженных частиц. Эти обстоятельства стимулировали проведение большого цикла теоретических и экспериментальных работ по изучению физических свойств этого излучения и его влияния на процесс ускоренияГ 1-8]. Следует отметить, что фундаментальный вклад в эти исследования, на всех этапах их развития, внесли советские ученые [1,4-9].
Результаты, полученные в указанных работах, показали, что синхротронное излучение обладает уникальными свойствами, которые, как это впервые было продемонстрировано Томбулианом и Гартманом [10], позволяют считать синхротрон превосходным источником света в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра. Главными особенностями такого источника являются с л едущие:
1. Спектральное распределение излучения представляет собой континиум, простирающийся от инфракрасной до рентгеновской области спектра.
2. Интенсивность синхротронного излучения современных ускорителей в вакуумной ультрафиолетовой и мягкой рентгеновской об-

ластях спектра превшает на несколько порядков интенсивность традиционных источников непрерывного и линейчатого спектра.
3. Излучение обладает острой направленностью. Расходимость излучения в вертикальной плоскости в направлении распространения составляет несколько миллирадиан.
4. Синхротронное излучение обладает высокой степенью поляризации. В настоящее время это единственный источник поляризованного излучения в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской области спектра.
5. Характеристики синхротронного излучения могут быть с требуемой точностью определены рассчетным путем.
6. Синхротронное излучение обладает уникальной временной структурой, определяемой параметрами высокочастотной системы ускорителя.
7. Синхротронний источник является чистым, так как испускание излучения происходит в высоком или сверхвысоком вакууме.
Перечисленные свойства и определили широкое использование синхротронного излучения в самых различных отраслях науки. В настоящее время излучение от синхротронов и накопительных колец используется в качестве инструмента в спектроскопии, физике твердого тела и физике поверхности, кристаллографии, биофизике и биохимии, фотохимии и катализе, биологии и медицине [*11-16] . Важное значение имеет также использование синхротронного излучения в качестве радиометрического стандарта в широкой области спектра [173.
Применение синхротронного излучения во всех указанных областях с использованием как известных методик исследования строения вещества, так и вновь созданных, с учетом уникальных свойств

СИ» позволило получить ряд результатов, которые не могли быть достигнуты с использованием источников излучения, традиционных для данных областей.
Здесь следует сказать, что практическая реализация преимуществ синхротронного излучения оказалась непростой задачей. Эксперименты с СИ существенно сложнее аналогичных экспериментов с использованием газоразрядных ламп или рентгеновских трубок.
Эти исследования требуют создания специализированного оборудования, спектральной и измерительной аппаратуры. Необходимо также разработать экспериментальные методики и алгоритмы обработки получаемых результатов с учетом особенностей работы ускорителя. Однако возможности синхротронного излучения оказались столь широки и его использование столь перспективно, что на всех синхротронах и накопительных кольцах как в нашей стране, так и за рубежом, в конце 60-х в начале 70-х годов начали оборудовать каналы для работ с СИ.
Возникла необходимость для проведения такого рода работ и на синхротроне "Сириус" на 1,5 ГэВ НИИ ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.М.Кирова. Экспериментальные исследования по изучению свойств синхротронного излучения в видимой области спектра, и по изучению влияния этого излучения на динамику движения ускоряемых электронов начали проводиться на синхротроне "Сириус" с момента его физического пуска в 1965 году [18,193. ^ этих работах были исследованы спектральные, угловые и поляризационные характеристики синхротронного излучения при различных энергиях ускоренных частиц, и изучено влияние на эти характеристики динамики и параметров электронного пучка. Были также разработаны методики определения размеров ускоряемо-

Рис. 2.6. Рефлектометр для измерений угловых и поляризационных зависимостей.