Эффекты динамической дифракции в параметрическом рентгеновском излучении релятивистских электронов в кристаллах

• Автор: Носков, Антон Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 100 с. : ил.

Глава 1. Об эффекте аномального фотопоглощения в параметрическом
рентгеновском излучении
1.1 Амплитуды ПРИ и ДНИ в геометрии рассеяния Лауэ
1.2 Эффект аномального фотопоглощения в ПРИ
1.3 Вклад ДЛИ в полный выход излучения
1.4 Влияние интерференции между ПРИ и ДНИ на полный выход излучения
Глава 2. Параметрическое рентгеновское излучение вдоль скорости
излучающей частицы
2.1 Спектрально - угловые распределения ПРИ вперед и ПИ в геометрии рассеяния Брэгга
2.2 ПРИ вперед от тонкой не поглощающей мишени
2.3 Анализ отдельного вклада ПИ в полный выход излучения и влияние интерференции между ПРИ и ПИ
2.4 ПРИ вперед от толстой поглощающей мишени
Глава 3. О влиянии многократного рассеяния на свойства
параметрического излучения
3.1. Спектрально — угловое распределение числа излученных
фотонов в геометрии рассеяния Лауэ
3.2. Анализ вкладов дифрагированного тормозного и
параметрического механизмов излучения
Заключение
Список литературы

В настоящее время растет интерес к исследованию процессов рентгеновского излучения, возникающего при прохождении легких заряженных частиц через кристаллические мишени [1-2]. Этот интерес обусловлен широким использованием рентгеновских источников для фундаментальных и прикладных исследований (физика твердого тела, микроэлектроника, медицина, биология и т.д.). Подобные источники, созданные на основе электронных накопительных колец с энергией ускоренных электронов порядка единиц ГэВ и выше для генерации синхротронного излучения, являются достаточно громоздкими, дорогостоящими установками. С другой стороны, источники рентгеновского излучения, основанные на когерентных механизмах излучения быстрых электронов в веществе, позволяют использовать для этих целей электронные пучки сравнительно небольших энергий от единиц до сотен МэВ. Одним из наиболее перспективных механизмов генерации квазимонохроматического рентгеновского излучения с плавно перестраиваемой спектральной линией является параметрическое рентгеновское излучение (ПРИ) релятивистских электронов в кристалле, возникающее в процессе Брэгговской дифракции кулоновского поля быстрого электрона на периодической системе атомных плоскостей кристалла.
К настоящему времени ПРИ является хорошо изученным экспериментально и теоретически объектом. Однако, одно из наиболее интересных свойств ПРИ, предсказываемое теорией, — проявление эффектов динамической дифракции в выходных характеристиках этого излучения до настоящего практически не изучено ни теоретически, ни экспериментально, хотя теоретические работы, в которых использовался динамический подход к описанию ПРИ, в литературе представлены достаточно широко. Дело в том, что обсуждаемые эффекты в обычных условиях подавлены эффектом

плотности, поэтому для выявления условий проявления этих эффектов необходим специальный анализ, который и проводится в настоящей работе.
Исследование в области взаимодействия быстрых заряженных частиц с периодическими средами имеют долгую историю, начало которой было положено работой Файнберга и Хижняка [3], посвященной исследованию взаимодействия заряженной частицы со средой, состоящей из набора чередующихся диэлектрических пластин с двумя различными показателями преломления. Авторами было показано, что в такой системе возникает излучение, подобное черенковскому, даже если каждый из коэффициентов преломление меньше единицы.
Другой фундаментальной работой в исследованной области является произведенное Тер - Микаэляном исследование излучения релятивистской заряженной частицы в периодической среде, получившее название “резонансного излучения” [4]. Данное излучение, согласно [4], возникает вследствие интерференционных эффектов, появление которых связано с наличием периодичности среды. Необходимым для существования этого вида излучения является выполнение некоторых условий, названных автором “резонансными”, которые обеспечивают наличие когерентности между фотонами, излучаемыми частицей в разных точках среды. Физически данные условия эквивалентны условию Вульфа - Брэгга в задаче о дифракции рентгеновских лучей в кристалле [5] .Эффекты, связанные с преломлением и дифракцией уже излученных фотонов в описываемой работе не учитывались. Условие резонанса полученное Тэр - Микаэляном выглядит следующим образом:
где п - целое число, (3 - скорость частицы, в - угол вылета фотонов
относительно направления движения частицы, у/ - угол влета в периодическую структуру, Я - длина волны излучения, сі - период среды.
(В.1)
СОЯ у/'

Используя полученный результат (2.10) можно определить амплитуду излучения, вычислив Фурье - интеграл в волновой зоне,
р1сог
Е,Г = -> Л ~
Ая=-Ыа(2.11)
где й- единичный вектор вдоль направления распространения излученного фотона, Й = ехпх + йц, ехйц =0, интеграл (2.11) может быть взят используя
метод стационарной фазы.
Формулы (2.8), (2.10) и (2.11) позволяют описать все спектральные и угловые характеристики ПРИ вперед. Прежде чем приступить к анализу этих характеристик нужно сказать, что три механизма излучения вносят