Генерация рентгеновского излучения при взаимодействии быстрых электронов с мозаичными кристаллами

• Автор: Шатохин, Роман Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава I. Сопоставление совершенных и мозаичных кристаллов с

точки зрения их использования для генерации интенсивных фотонных пучков

1.1. Методика расчета ПРИ и ДТП в совершенных и мозаичных кристаллах

1.2 Анализ экспериментальных данных

1.3. Сопоставление совершенных и мозаичных кристаллов с точки

зрения генерации интенсивных пучков рентгеновского излучения

1.4. Зависимость характеристик излучения от параметров эксперимента: мозаичности, угла коллимации, толщины и типа кристалла

1.5. Основные выводы

Глава П. Использование источника на основе мозаичных

кристаллов в медицине. Двухкристальная схема
2.1. Источник рентгеновского излучения с перестраиваемой энергией
для медицинских применений на основе мозаичного кристалла
2.2. Оценка фона в месте расположения объекта облучения
2.3. Двухкристальный источник рентгеновского излучения для медицинских применений. Параметрическая оптимизация
2.4. Основные выводы
Глава Ш. Подготовка эксперимента по поиску и исследованию дифрагированного излучения каналированных электронов
3.1. Постановка задачи
3.2. Моделирование
3.3. Экспериментальная аппаратура и методика измерений
3.4. Апробация предложенной методики ориентации кристаллов
3.5. Выводы
Заключение
Библиография

Введение
В течение последних десятилетий поддерживается постоянный интерес к исследованию механизмов генерации рентгеновского и гамма-излучений при прохождении легких заряженных частиц через структурированные мишени, см., например, [1-8], и цитированную там литературу. Это обусловлено широким использованием пучков жёсткого электромагнитного излучения используются для фундаментальных и прикладных исследований в различных областях науки и техники: биологи, физике твердого тела, микроэлектронике, медицине и т.п. В последнее время в связи с развитием нанотехнологий, возможностью анализа структуры вещества по характеристикам излучения и прогрессом в области медицинской диагностики актуальность таких исследований ещё более выросла.
В настоящее время основным источником интенсивных пучков рентгеновского излучения являются накопительные кольца с энергией ~ 1 ГэВ для генерации синхротронного и ондуляторного излучений. В сочетании с монохроматорами и другими элементами рентгеновской оптики на таких установках можно получать остронаправленные пучки монохроматического рентгеновского излучения с перестраиваемо длиной волны. Однако, эти установки являются сложными и дорогостоящими, а также, что немаловажно, например, в медицине, требуют значительных затрат на эксплуатацию. Тогда как при использовании для генерации излучения процессов, происходящих при прохождении электронов с энергиями 10-50 МэВ через структурированные мишени: кристаллы, рентгеновские зеркала, многослойные мишени и тому подобное, стоимость создания и эксплуатации такого источника рентгеновского излучения уменьшается в сотни раз.
Одним из таких процессов является параметрическое рентгеновское излучение (ПРИ) быстрых заряженных частиц в кристаллах [5-8]. Для генерации пучков ПРИ нет необходимости использовать дорогостоящие ускорители высоких энергий, поскольку их можно получать и на сравнительно дешёвых ускорителях с энергией электронов ~ 50 МэВ.
Как показали эксперименты с узкими пучками монохроматического излучения, выполненные ещё в 30-тых годах прошлого века (см. [14] и цитируемую там литературу), отражающая способность рентгеновского излучения кристаллами непосредственным образом связана с совершенством их структуры. Кристаллы класса аа обеспечивают наименее узкую кривую качания (Р\'ГНМ~20-30 угловых секунд), хорошо описываемую динамической теорией дифракции рентгеновских лучей в совершенных кристаллах. По этой причине их интегральная отражающая способность невелика. Кристаллы с нарушенной, в том числе и искусственным путём, структурой обладают большей интегральной отражающей способностью, иногда почти на порядок. Максимальной интегральной отражающей способностью и, соответственно, наиболее широкой кривой качания обладают идеальные мозаичные кристаллы класса Ь(3. Их отражающая способность, так же как и кристаллов класса Ьа, хорошо описывается теорией дифракции рентгеновских лучей в мозаичных кристаллах, однако для кристаллов класса Ьа необходимо учитывать вторичную экстинкцию, которая уменьшает отражающую способность. Кристаллы класса ар иногда можно представить в виде набора кристаллитов, то есть совершенных кристаллов малых размеров, каждый из которых отражает в соответствии с динамической теорией дифракции. Отражающая способность такого кристалла как целого близка к отражающей способности совершенного кристалла с такими же размерами. Здесь необходимо подчеркнуть, что отражающая способность только в идеальном совершенном и идеальном мозаичном кристаллах хорошо описываются соответствующими теориями для любых энергий фотонов и порядков отражения. В остальных случаях необходимо точно учитывать размеры блоков и распределение их разориентации по углам относительно основного направления, которые достаточно часто неизвестны.
При использовании кристаллов для генерации интенсивных пучков рентгеновского излучения на него падает или в нём рождается, а затем