ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Обзор литературы 5
§1.1 Излучение Смита-Парселла 5
§1.2. Получение углеродных нанотрубок 12
Глава 2. Основная часть 15
§2.1 Постановка задачи 15
§2.2 Проведение эксперимента 26
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 29
Список литературы 32
Разработка малогабаритных установок для генерации электромагнитного излучения с заданными характеристиками, подходящих для ведения исследований в небольших лабораториях, на сегодняшний день остается актуальной задачей. Одним из успешных и отработанных подходов к решению данной задачи является использование различных методов генерации излучения, которые осуществляются при взаимодействии пучков ускоренных электронов с веществом. Сегодня на основе данного подхода разработаны и введены в производство множество источников излучения в диапазоне от радиоволн (магнетроны, клистроны) до рентгеновского излучения (рентгеновские трубки). Но в настоящее время продолжается поиск новых путей для разработки источников электромагнитного излучения, имеющих преимущества над уже существующими. В данный момент проводятся экспериментальные исследования новых эффектов в физике излучения заряженных частиц, возникающих при взаимодействии пучков ускоренных электронов с упорядоченными в пространстве структурами, определенные области которых обладают высокой электронной плотностью (ОВЭП). Под ОВЭП понимается область пространства с размерами порядка 0.05-1 мкм, в которой сосредоточены свободные электроны. Например, такую область можно создать с помощью нанотрубок или металлических игл, вблизи острия которых сосредотачиваются свободные электроны.
При движении ускоренной частицы вблизи ОВЭП, кулоновское поле частицы вносит возбуждение в распределение зарядов в области, тем самым заставляя электроны области излучать. Если заряженная частица движется над средой с периодически изменяющейся диэлектрической восприимчивостью, например, над дифракционной решёткой, то в результирующем излучении появляется когерентная составляющая, обусловленная наличием периодичности диэлектрической восприимчивости. Данный эффект впервые
был обнаружен С.Дж. Смитом и Е.М. Парселлом [1] и впоследствии был назван «Излучение Смита-Парселла» (ИСП)...
Целью дипломной работы было исследование излучения, возникающего при прохождении пучка ускоренных электронов вблизи структурированной поверхности. Задача состояла в том, чтобы экспериментально измерить параметры излучения, генерирующегося в процессе бесконтактного взаимодействия электронов с энергиями порядка 10 кэВ с дифракционной решеткой, сформированной из упорядоченных массивов углеродных нанотрубок. В ходе работы над дипломом было определено, что излучение, возникающее в данном процессе, определяется механизмом Смита-Парселла.
Анализ современных литературных источников показал, что в настоящее время ведутся активные исследования в области создания источников излучения, основанных на механизме Смита-Парселла. Спектр излучения при этом зависит от различных параметров системы: энергия падающего пучка, материал подложки, тип решетки и т.д. В настоящем исследовании использовалась дифракционная решетка - упорядоченные массивы углеродных нанотрубок, сформированные на кремниевой подложке с периодом 300 мкм. В данной работе также был рассмотрен основной метод выращивания углеродных нанотрубок, который был использован для создания исследуемого образца.
Экспериментальное исследование было выполнена на базе экспериментальной установки, разработанной в МНОЛ радиационной физики НИУ «БелГУ». Предварительно были произведены измерения характеристик излучения, которое может образоваться при взаимодействии пучка электронов с энергией 40 кэВ и током 3.3 мкА с дифракционной решеткой, период у которой 0.3 мм. Выбор детектора излучения TYDEX GC-1P (детектор терагерцового и суб-терагерцового излучения), таким образом, определился механизмом излучения и расчетными характеристиками...
