Рентгеновское и гамма-излучение ультрарелятивистских электронов в кристаллах

• Автор: Адищев, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Глава 1. Спектральные свойства у- излучения электронов, движущихся вдоль основных кристаллографических направлений алмаза

1.1. Экспериментальное оборудование и аппаратура

1.2. Энергетическая зависимость спектральных характеристик у - излучения электронов, движущихся вдоль оси <110> алмаза

♦ 1.3. Особенности спектров у- излученияллектронов при каналировании в плоскостях

(110) и (111) алмаза

1.4. Зависимость положения максимумов в спектрах излучения от начальной энергии электронов при плоскостном каналировании

1.5. Интенсивность у- излучения электронов с энергиями 900 и 600 МэВ при

при каналировании в плоскости (001) алмаза

1.6. Обработка экспериментальных данных и обсуждение полученных результатов

Глава 2. Поляризация у - излучения электронов при плоскостном

каналировании в алмазе

2.1. Поляризационные состояния фотонов
Ч 2.2. Поляризация у - излучения электронов при каналировании
2.3. Краткий обзор экспериментов по получению поляризованных фотонов
высокой энергии
2.4. Анализирующая способность процесса фоторасщепления ядер
дейтерия поляризованными фотонами
2.5. Измерение поляризации у - излучения электронов, движущихся вдоль плоскостей (001)и (110) алмаза
Глава 3. Экспериментальное исследование спектров параметрического
рентгеновского излучения в монокристаллах алмаза и кремния
3.1. Экспериментальное наблюдение эффекта параметрического рентгеновского излучения в алмазе
3.2. Исследование свойств параметрического рентгеновского излучения в алмазе
3.3. Экспериментальное исследование ПРИ электронов с энергией 4,5 ГэВ в алмазе
3.4. Спектральные распределения ПРИ в кристалле кремния
3.5. Энергетическая зависимость выхода фотонов параметрического рентгеновского излучения из монокристалла кремния
Глава 4. Угловые распределения параметрического рентгеновского излучения из монокристаллов алмаза, кремния и вольфрама
4.1. Методика измерений
4.2. Результаты экспериментальных измерений угловых распределений ПРИ
для кристаллов алмаза и кремния

4.3. Угловое распределение рентгеновского излучения электронов с энергией
500 МэВ из монокристалла вольфрама
Глава 5. Экспериментальное обнаружение поляризации параметрического рентгеновского излучения
5.1. Методика измерения поляризации. Характеристики поляриметра
5.2. Экспериментальные результаты
Глава 6. Параметрическое рентгеновское излучение в области аномальной дисперсии
6.1. Геометрия эксперимента
6.2. Результаты измерений
Заключение
Литература
Электромагнитное излучение, возникающее при торможении ультрарелятивистских электронов и позитронов в периодическом иоле монокристаллов, имеет ряд характерных особенностей, существенно отличающих его от тормозного излучения в поле отдельных ядер.
В пионерских работах Юбералла Г, [1,2], а также в ряде других экспериментальных и теоретических работ [3-6], при малом переданном ядру импульсе:
Щ~т2с3х/2Е0(-х), (1)
(т, Е0 - масса и начальная энергия электрона, х - а>/Е0, х - энергия фотона) и определённом угле ориентации 0 импульса электрона относительно кристаллографической оси или плоскости монокристалла:
в~т2с'а/4яЕ0П, (2)
(а - период решётки)
происходит интерференция электромагнитных волн, когерентно излученных электроном на периодически расположенных узлах кристаллической решетки. При этом в спектре фотонов наблюдаются интерференционные максимумы, интенсивность и положение которых зависит от £0 и в, и фотоны с энергиями, соответствующими максимумам, линейно-поляризованы. Эти выводы были справедливы для электронов с энергией десятки и сотни ГэВ. что было достаточно неожиданным, поскольку считалось, что кристаллическая структура может оказывать влияние на формирование излучения только для энергий в несколько МэВ. Энергия фотонов в интерференционных максимумах может достигать значений ««0,5 Ео (Ео - энергия начального электрона). Впоследствии процесс тормозного излучения электронов в ориентированных кристаллах получил название когерентного тормозного излучения (КТИ), экспериментальные исследования которого, начатые в 1960-х годах, положили начало целому направлению в физике электромагнитных взаимодействий ультрарелятивистских электронов с конденсированными средами, в том числе с кристаллами.
Когерентное тормозное излучение (КТИ) к настоящему времени достаточно полно исследовано, сформулированы основные концепции теории, на основе которой созданы квазимонохроматические пучки линейно- поляризованных фотонов в ряде лабораторий мира.
В 1970 - 1980-х годах, в основном, в работах теоретиков бывшего СССР, были предсказаны такие эффекты в излучении релятивистских электронов в кристаллах, как излучение при каналировании (ИК) [7-9] и параметрическое рентгеновское излу чение (ПРИ)[6, 10-13], природа которых не объяснялась традиционной теорией КТИ. а была связана с принципиально новой динамикой взаимодействия заряженных частиц с периодическим полем [14]. Теория этих эффектов к началу работы над диссертацией была представлена в монографиях [15-21].
Однако экспериментального исследования свойств этих двух типов излучения, первый из которых обусловлен ускоренным движением релятивистских частиц в периодическом поле кристалла, а второй возникает при равномерном движении релятивистских частиц через крнстаъл за счет рассеяния собственного поля частицы, не проводилось (в особенности это относится к ПРИ). Детальное исследование этих эффектов весьма актуально для создания компактных источников монохроматического.
20 40 60 80 100 120 140 160
СО, МэВ
Рис. 21. Спектр КТИ электронов в алмазе.
• - эксперимент, — восстановленный спектр.