Модель ученых ТПУ позволит повысить эффективность рентгеновского излучения
![Модель ученых ТПУ позволит повысить эффективность рентгеновского излучения]()
Простую аналитическую модель, с помощью которой можно оптимизировать работу источников рентгеновского излучения на базе компактных электронных ускорителей разработали ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (ТРИНИТИ), 11 ноября сообщила пресс-служба ТПУ.
Модель может быть использована для разработки новых методов диагностики и изучения материалов на наноуровне, считают ее авторы.
Результаты работы ученые представили в статье «Рентгеновское черенковское излучение от релятивистского заряда в периодической многослойной структуре» (X-ray Cherenkov radiation from a relativistic charge in a periodic multilayer structure), опубликованной в журнале Radiation Physics and Chemistry (Q1, IF: 3,3).
Черенковское излучение, или эффект Вавилова — Черенкова, возникает, когда какая-либо заряженная частица, например электрон, двигается на скорости выше фазовой скорости света в прозрачной среде, в которую он влетает. Частица будет испускать свечение, пока ее скорость не станет меньше скорости света в этой среде.
Чтобы увеличить выход фотонов в рентгеновском диапазоне частот черенковского излучения используют многослойные мишени из тонких пленок. Однако сложность теоретической модели данного явления затрудняет управление параметрами генерируемого излучения.
Сложную задачу математического описания генерации излучения Вавилова — Черенкова, возникающего в процессе движения заряженной частицы в многослойной структуре при заданном угле падения удалось совместно решить ученым Томского политеха и ТРИНИТИ.
Предложенная простая и наглядная теоретическая модель демонстрирует, как заряд электрона возбуждает рентгеновское излучение, проходя через слои мишени. Модель учитывает фотопоглощение рентгеновских лучей и фазовую задержку излучения внутри мишени.
Один из авторов исследования, старший научный сотрудник Международной научно-образовательной лаборатории «Рентгеновская оптика» ТПУ Михаил Шевелев рассказал:
«В ходе исследования мы выяснили несколько важных закономерностей. Оказалось, что параметрическое черенковское излучение от многослойной структуры способно подавлять фотонный выход классического излучения Вавилова-Черенкова, возникающего в каждом отдельном элементе структуры, за счет деструктивной интерференции. При этом выход излучения от многослойной структуры оказывается практически таким же, как от однородной мишени той же толщины, а спектральная зависимость, хотя и сохраняется, приобретает гибридный характер».
Открытие ученых ТПУ и ТРИНИТИ имеет важное международное значение. Они первые детально проанализировали эффект гибридного излучения в мягком рентгеновском диапазоне. Ранее же в мировой научной литературе о нем лишь упоминалось.
Новая аналитическая модель позволяет с требуемой точностью прогнозировать спектрально-угловые характеристики излучения и определять оптимальные параметры мишени, что позволит увеличить фотонный выход и снизить энергозатраты на производство источников излучения. Также, отмечают разработчики, появляется возможность управлять характеристиками черенковского излучения, создав продуманную конструкцию многослойных мишеней.
Использование данной модели поможет созданию эффективных источников мягкого рентгеновского излучения, которые позволят усовершенствовать, например, спектроскопические методы исследования веществ и композитных материалов.
Простую аналитическую модель, с помощью которой можно оптимизировать работу источников рентгеновского излучения на базе компактных электронных ускорителей разработали ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Троицкого института инновационных и термоядерных исследований (ТРИНИТИ), 11 ноября сообщила пресс-служба ТПУ.
Модель может быть использована для разработки новых методов диагностики и изучения материалов на наноуровне, считают ее авторы.
Результаты работы ученые представили в статье «Рентгеновское черенковское излучение от релятивистского заряда в периодической многослойной структуре» (X-ray Cherenkov radiation from a relativistic charge in a periodic multilayer structure), опубликованной в журнале Radiation Physics and Chemistry (Q1, IF: 3,3).
Черенковское излучение, или эффект Вавилова — Черенкова, возникает, когда какая-либо заряженная частица, например электрон, двигается на скорости выше фазовой скорости света в прозрачной среде, в которую он влетает. Частица будет испускать свечение, пока ее скорость не станет меньше скорости света в этой среде.
Чтобы увеличить выход фотонов в рентгеновском диапазоне частот черенковского излучения используют многослойные мишени из тонких пленок. Однако сложность теоретической модели данного явления затрудняет управление параметрами генерируемого излучения.
Сложную задачу математического описания генерации излучения Вавилова — Черенкова, возникающего в процессе движения заряженной частицы в многослойной структуре при заданном угле падения удалось совместно решить ученым Томского политеха и ТРИНИТИ.
Предложенная простая и наглядная теоретическая модель демонстрирует, как заряд электрона возбуждает рентгеновское излучение, проходя через слои мишени. Модель учитывает фотопоглощение рентгеновских лучей и фазовую задержку излучения внутри мишени.
Один из авторов исследования, старший научный сотрудник Международной научно-образовательной лаборатории «Рентгеновская оптика» ТПУ Михаил Шевелев рассказал:
«В ходе исследования мы выяснили несколько важных закономерностей. Оказалось, что параметрическое черенковское излучение от многослойной структуры способно подавлять фотонный выход классического излучения Вавилова-Черенкова, возникающего в каждом отдельном элементе структуры, за счет деструктивной интерференции. При этом выход излучения от многослойной структуры оказывается практически таким же, как от однородной мишени той же толщины, а спектральная зависимость, хотя и сохраняется, приобретает гибридный характер».
Открытие ученых ТПУ и ТРИНИТИ имеет важное международное значение. Они первые детально проанализировали эффект гибридного излучения в мягком рентгеновском диапазоне. Ранее же в мировой научной литературе о нем лишь упоминалось.
Новая аналитическая модель позволяет с требуемой точностью прогнозировать спектрально-угловые характеристики излучения и определять оптимальные параметры мишени, что позволит увеличить фотонный выход и снизить энергозатраты на производство источников излучения. Также, отмечают разработчики, появляется возможность управлять характеристиками черенковского излучения, создав продуманную конструкцию многослойных мишеней.
Использование данной модели поможет созданию эффективных источников мягкого рентгеновского излучения, которые позволят усовершенствовать, например, спектроскопические методы исследования веществ и композитных материалов.
