Когерентное рентгеновское излучение, генерируемое пучком релятивистских электронов в монокристаллической мишени в направлении близком к оси пучка
|
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Амплитуда когерентного рентгеновского излучения вблизи
направления скорости релятивистского электрона
1.1. Геометрия процесса излучения 6
1.2. Двух волновое приближение динамической теории дифракции
1.3. Решение дисперсионного соотношения
Глава 2 Спектрально-угловые характеристики когерентного рентгеновского излучения вблизи направления скорости релятивистского электрона
2.1. Спектрально-угловая плотность в случае толстой поглощающей
мишени
2.2. Спектрально-угловая плотность ПРИВ в случае тонкой
непоглощающей мишени
2.3 Спектрально-угловая плотность ПИ в случае тонкой
непоглощающей мишени
2.4 Спектрально-угловая плотность ПИ в случае тонкой
непоглощающей мишени
2.5 Угловая плотность когерентного рентгеновского
излучения
Глава 3. Влияние многократного рассеяния релятивистских электронов материалом среды на когерентное рентгеновское излучение, генерируемое пучком релятивистских электронов в монокристаллической мишени в направлении близком к оси пучка
3.1 Учет многократного рассеяния
3.2 Влияние многократного рассеяния на спектрально-угловую плотность
излучения
3.3. Рассмотрим влияние многократного рассеяния на угловую плотности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Глава 1 Амплитуда когерентного рентгеновского излучения вблизи
направления скорости релятивистского электрона
1.1. Геометрия процесса излучения 6
1.2. Двух волновое приближение динамической теории дифракции
1.3. Решение дисперсионного соотношения
Глава 2 Спектрально-угловые характеристики когерентного рентгеновского излучения вблизи направления скорости релятивистского электрона
2.1. Спектрально-угловая плотность в случае толстой поглощающей
мишени
2.2. Спектрально-угловая плотность ПРИВ в случае тонкой
непоглощающей мишени
2.3 Спектрально-угловая плотность ПИ в случае тонкой
непоглощающей мишени
2.4 Спектрально-угловая плотность ПИ в случае тонкой
непоглощающей мишени
2.5 Угловая плотность когерентного рентгеновского
излучения
Глава 3. Влияние многократного рассеяния релятивистских электронов материалом среды на когерентное рентгеновское излучение, генерируемое пучком релятивистских электронов в монокристаллической мишени в направлении близком к оси пучка
3.1 Учет многократного рассеяния
3.2 Влияние многократного рассеяния на спектрально-угловую плотность
излучения
3.3. Рассмотрим влияние многократного рассеяния на угловую плотности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
При пересечении релятивистским электроном монокристалла, его кулоновское поле рассеивается на системе параллельных атомных плоскостей кристалла, порождая параметрическое рентгеновское излучения (ПРИ) [1-3]. Теория ПРИ релятивистской частицы в монокристалле предсказывает излучение не только вблизи направления рассеяния Брэгга, но также вблизи направления скорости релятивистских электронов (ПРИВ (ПРИ вперед)) [4-6]. ПРИ вперед является следствием проявления эффектов динамической дифракции в параметрическом рентгеновском излучении. Первые сообщения об обнаружении ПРИВ релятивистских электронов в монокристалле появились в работах [7,8].
Детальное теоретическое описание динамического эффекта ПРИВ и сопровождающего его фона переходного излучения в случае симметричного отражения в геометриях рассеяния Лауэ и Брэгга было дано в работах [9,10]. В случае симметричного отражения система отражающих атомных плоскостей монокристалла расположена параллельно поверхности мишени в геометрии рассеяния Брэгга и перпендикулярно в геометрии рассеяния Лауэ. Теоретическое описание ПРИВ релятивистских электронов в монокристалле в общем случае асимметричного отражения поля электрона относительно поверхности мишени в геометрии рассеяния Лауэ было представлено в работе [11]. В случае асимметричного отражения отражающие атомные плоскости монокристалла расположены под произвольным углом к поверхности мишени, симметричное отражение является частным случаем.
В настоящей работе развита теория когерентного рентгеновского излучения вблизи направления оси пучка релятивистских электронов, пересекающих монокристаллическую пластинку в геометрии рассеяния Брэгга. Получены и исследованы выражения, описывающие ПРИВ, ПИ и их интерференцию с учетом расходимости электронного пучка и асимметрии отражения поля электрона относительно поверхности мишени.
- важностью для исследования процессов когерентного излучения, генерируемого релятивистскими заряженными частицами вблизи направления оси электронного пучка, пересекающего монокристаллическую пластинку в геометрии рассеяния Брэгга; развитие динамической теории, предсказывающей возможность наблюдения параметрического рентгеновского излучения вблизи направления скорости релятивистского электрона в этой геометрии рассеяния;
- необходимостью поиска возможности определения расходимости пучков релятивистских электронов по спектрально-угловым характеристикам когерентного рентгеновского излучения, генерируемого пучком в периодических средах.
ПРЕДМЕТОМ данного исследования является спектрально-угловые характеристики когерентного рентгеновского излучения вблизи направления скорости релятивистского электрона.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является развитие динамической теории когерентное рентгеновское излучение, генерируемое пучком релятивистских электронов в монокристаллической мишени в направлении близком к оси электронного пучка. Получение и исследование выражений описывающих спектрально- угловые и угловые характеристики ПРИВ, ПИ и их интерференции с учетом и без учета многократного рассеяния электронов пучка на атомах мишени.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ
-Развита динамическая теория когерентного рентгеновского излучения пучка релятивистских электронов вблизи направления скорости релятивистского электрона в монокристалле. Пучок релятивистских электронов пересекает монокристаллическую мишень в геометрии рассеяния Брэгга в общем случае асимметричного отражения поля электрона относительно поверхности мишени.
-На основе двух волнового приближения динамической теории дифракции получены и исследованы выражения, описывающие спектрально-угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференции. Исследовано влияние многократного рассеяния электронов пучка на атомах мишени, на спектрально-угловую и угловую плотности ПРИВ. Исследование влияние расходимости электронного пучка на угловую плотность ПРИВ при многократном рассеянии.
ЗАДАЧИ:
1. Развить динамическую теорию когерентного рентгеновского излучения пучка релятивистских электронов вблизи направления скорости релятивистского электрона в монокристалле.
2. Получение выражений, описывающих амплитуду напряженностей полей ПРИВ и ПИ излучаемые релятивистским электроном, движущимся под углом к оси электронного пучка.
3. Получение и исследование выражений, описывающих спектрально¬
угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию.
4. Получение и исследование выражений, описывающих спектрально¬
угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию в случай тонкой непоглощающей мишени, когда фотопоглощением можно пренебречь.
5. Получение и исследование выражений, описывающих спектрально - угловую и угловую плотность ПРИВ с учетом многократного рассеяния электронов пучка.
ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
1. Развитие динамической теория когерентного рентгеновского излучения, генерируемого пучком релятивистских электронов в монокристаллической мишени в направлении близком к оси пучка.
2. Выражения, описывающие спектрально-угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию в случай тонкой непоглощающей мишени, когда фотопоглощением можно пренебречь.
Детальное теоретическое описание динамического эффекта ПРИВ и сопровождающего его фона переходного излучения в случае симметричного отражения в геометриях рассеяния Лауэ и Брэгга было дано в работах [9,10]. В случае симметричного отражения система отражающих атомных плоскостей монокристалла расположена параллельно поверхности мишени в геометрии рассеяния Брэгга и перпендикулярно в геометрии рассеяния Лауэ. Теоретическое описание ПРИВ релятивистских электронов в монокристалле в общем случае асимметричного отражения поля электрона относительно поверхности мишени в геометрии рассеяния Лауэ было представлено в работе [11]. В случае асимметричного отражения отражающие атомные плоскости монокристалла расположены под произвольным углом к поверхности мишени, симметричное отражение является частным случаем.
В настоящей работе развита теория когерентного рентгеновского излучения вблизи направления оси пучка релятивистских электронов, пересекающих монокристаллическую пластинку в геометрии рассеяния Брэгга. Получены и исследованы выражения, описывающие ПРИВ, ПИ и их интерференцию с учетом расходимости электронного пучка и асимметрии отражения поля электрона относительно поверхности мишени.
- важностью для исследования процессов когерентного излучения, генерируемого релятивистскими заряженными частицами вблизи направления оси электронного пучка, пересекающего монокристаллическую пластинку в геометрии рассеяния Брэгга; развитие динамической теории, предсказывающей возможность наблюдения параметрического рентгеновского излучения вблизи направления скорости релятивистского электрона в этой геометрии рассеяния;
- необходимостью поиска возможности определения расходимости пучков релятивистских электронов по спектрально-угловым характеристикам когерентного рентгеновского излучения, генерируемого пучком в периодических средах.
ПРЕДМЕТОМ данного исследования является спектрально-угловые характеристики когерентного рентгеновского излучения вблизи направления скорости релятивистского электрона.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является развитие динамической теории когерентное рентгеновское излучение, генерируемое пучком релятивистских электронов в монокристаллической мишени в направлении близком к оси электронного пучка. Получение и исследование выражений описывающих спектрально- угловые и угловые характеристики ПРИВ, ПИ и их интерференции с учетом и без учета многократного рассеяния электронов пучка на атомах мишени.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ
-Развита динамическая теория когерентного рентгеновского излучения пучка релятивистских электронов вблизи направления скорости релятивистского электрона в монокристалле. Пучок релятивистских электронов пересекает монокристаллическую мишень в геометрии рассеяния Брэгга в общем случае асимметричного отражения поля электрона относительно поверхности мишени.
-На основе двух волнового приближения динамической теории дифракции получены и исследованы выражения, описывающие спектрально-угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференции. Исследовано влияние многократного рассеяния электронов пучка на атомах мишени, на спектрально-угловую и угловую плотности ПРИВ. Исследование влияние расходимости электронного пучка на угловую плотность ПРИВ при многократном рассеянии.
ЗАДАЧИ:
1. Развить динамическую теорию когерентного рентгеновского излучения пучка релятивистских электронов вблизи направления скорости релятивистского электрона в монокристалле.
2. Получение выражений, описывающих амплитуду напряженностей полей ПРИВ и ПИ излучаемые релятивистским электроном, движущимся под углом к оси электронного пучка.
3. Получение и исследование выражений, описывающих спектрально¬
угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию.
4. Получение и исследование выражений, описывающих спектрально¬
угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию в случай тонкой непоглощающей мишени, когда фотопоглощением можно пренебречь.
5. Получение и исследование выражений, описывающих спектрально - угловую и угловую плотность ПРИВ с учетом многократного рассеяния электронов пучка.
ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
1. Развитие динамической теория когерентного рентгеновского излучения, генерируемого пучком релятивистских электронов в монокристаллической мишени в направлении близком к оси пучка.
2. Выражения, описывающие спектрально-угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию в случай тонкой непоглощающей мишени, когда фотопоглощением можно пренебречь.
В заключение приводятся основные результаты работы:
1. Развита динамическая теория когерентного рентгеновского излучения пучка релятивистских электронов вблизи направления скорости релятивистского электрона в монокристалле. Пучок релятивистских электронов пересекает монокристаллическую мишень в геометрии рассеяния Брэгга в общем случае асимметричного отражения поля электрона относительно поверхности мишени.
2. На основе двух волнового приближения динамической теории дифракции получены выражения, описывающие амплитуду напряженностей полей ПРИВ и ПИ излучаемые релятивистским электроном, движущимся под углом к оси электронного пучка.
3. Получены выражения, описывающие спектрально-угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию.
4. Получены выражения, описывающие спектрально-угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию в случай тонкой непоглощающей мишени, когда фотопоглощением можно пренебречь.
5. Проведены численные расчеты для конкретного случая, когда электрон с энергией E= 255.5МэВ пересекает мишень углерода С(111) в случае асимметричного отражения поля электрона относительно поверхности мишени.
-Показан рост спектрально-угловой и угловой плотности ПРИВ при увеличении толщины мишени.
-Показано, что деструктивная интерференция волн ПИ испущенных из входной и выходной поверхностей монокристаллической пластинки будет полностью подавлять частоты далекие от частоты Брэгга при резонансном условии деструктивной интерференции. получено это условие
-Показано, что незначительное изменение толщины мишени не будет резко менять спектрально-угловую плотность ПИ в условиях деструктивной интерференции. Небольшое увеличение толщины мишени приводит к уменьшению спектрально-угловой плотности ПИ справа и увеличению ее слева, что может быть использовано при идентификации пика ПРИВ.
- Показан вклад ПРИВ, ПИ и их интерференции в спектрально-угловую плотность. Показано, что при различных углах наблюдения интерференция ПРИВ и ПИ может быть как конструктивной, так деструктивной.
6. Для учета многократного рассеяния излучающих электронов в среде проведено усреднение спектрально-угловых и угловых плотностей излучений по функции Гаусса углового распределения электронов в пучке, меняющейся за счет многократного рассеяния электрона с длиной пути прохождения в мишени.
- показан рост спектрально-угловой и угловой плотности ПРИВ при увеличении толщины мишени. Показано падение амплитуды спектрально-угловой плотности ПРИВ по сравнению с тем, когда многократное рассеяние не учитывалось, однако растет спектральная ширина ПРИВ.
- показано, что многократное рассеяние на угловую плотность ПРИВ влияет, не так сильно, как на спектрально-угловую плотность ПРИВ при фиксированном угле наблюдения.
- показано, что угловая плотность ПРИВ слабо зависит от начальной расходимости электронного пучка
1. Развита динамическая теория когерентного рентгеновского излучения пучка релятивистских электронов вблизи направления скорости релятивистского электрона в монокристалле. Пучок релятивистских электронов пересекает монокристаллическую мишень в геометрии рассеяния Брэгга в общем случае асимметричного отражения поля электрона относительно поверхности мишени.
2. На основе двух волнового приближения динамической теории дифракции получены выражения, описывающие амплитуду напряженностей полей ПРИВ и ПИ излучаемые релятивистским электроном, движущимся под углом к оси электронного пучка.
3. Получены выражения, описывающие спектрально-угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию.
4. Получены выражения, описывающие спектрально-угловую и угловую плотности ПРИВ, ПИ и их интерференцию в случай тонкой непоглощающей мишени, когда фотопоглощением можно пренебречь.
5. Проведены численные расчеты для конкретного случая, когда электрон с энергией E= 255.5МэВ пересекает мишень углерода С(111) в случае асимметричного отражения поля электрона относительно поверхности мишени.
-Показан рост спектрально-угловой и угловой плотности ПРИВ при увеличении толщины мишени.
-Показано, что деструктивная интерференция волн ПИ испущенных из входной и выходной поверхностей монокристаллической пластинки будет полностью подавлять частоты далекие от частоты Брэгга при резонансном условии деструктивной интерференции. получено это условие
-Показано, что незначительное изменение толщины мишени не будет резко менять спектрально-угловую плотность ПИ в условиях деструктивной интерференции. Небольшое увеличение толщины мишени приводит к уменьшению спектрально-угловой плотности ПИ справа и увеличению ее слева, что может быть использовано при идентификации пика ПРИВ.
- Показан вклад ПРИВ, ПИ и их интерференции в спектрально-угловую плотность. Показано, что при различных углах наблюдения интерференция ПРИВ и ПИ может быть как конструктивной, так деструктивной.
6. Для учета многократного рассеяния излучающих электронов в среде проведено усреднение спектрально-угловых и угловых плотностей излучений по функции Гаусса углового распределения электронов в пучке, меняющейся за счет многократного рассеяния электрона с длиной пути прохождения в мишени.
- показан рост спектрально-угловой и угловой плотности ПРИВ при увеличении толщины мишени. Показано падение амплитуды спектрально-угловой плотности ПРИВ по сравнению с тем, когда многократное рассеяние не учитывалось, однако растет спектральная ширина ПРИВ.
- показано, что многократное рассеяние на угловую плотность ПРИВ влияет, не так сильно, как на спектрально-угловую плотность ПРИВ при фиксированном угле наблюдения.
- показано, что угловая плотность ПРИВ слабо зависит от начальной расходимости электронного пучка