Введение 3
Глава 1. Обзор литературы 5
1.1 Пироэлектрический эффект 5
1.2 Применение пироэлектрического кристалла в качестве источника
рентгеновского излучения 6
Глава 2. Исследование пироэлектрического эффекта в условиях вакуума при различной скорости изменения температуры пироэлектрического кристалла. 14
2.1 Описание экспериментальной части 14
2.2 Результаты эксперимента 20
Заключение 35
Список используемой литературы
Известно, что пироэлектрические материалы в условиях вакуума позволяют генерировать потенциал порядка 100 кВ при изменении температуры материала на величину порядка 10 градусов на 1 см2. Возникший таким образом потенциал может быть использован для ускорения заряженных частиц и генерации рентгеновского излучения. Данная идея может быть использована для создания малогабаритных, безопасных и интенсивных источников рентгеновского излучения. В настоящее время уже существует источник Amptek COOL-X, работа которого основана на применении пироэлектрических кристаллов. Однако последние результаты исследований пироэлектрического эффекта демонстрируют возможность создания портативного источника, характеристики которого будут превосходить Amptek Cool-X по интенсивности и максимальной энергии генерирующегося рентгеновского излучения.
Исследования, проводимые в данной работе, направлены на поиск оптимального температурного режима работы пироэлектрического кристалла с целью повышения интегральной интенсивности генерируемого рентгеновского излучения, что и обуславливает их актуальность.
Цель работы: исследование интенсивности и спектра РИ в условиях вакуума при различных скоростях изменения температуры пироэлектрического кристалла.
В работе приводятся результаты экспериментального исследования зависимости параметров рентгеновского излучения (РИ) от скорости изменения температуры монокристалла танталата лития в пироэлектрическом источнике рентгеновского излучения.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнение следующих задач:
• разработка и создание стенда для испытания пироэлектрических кристаллов;
• создание и отработка методики испытаний пироэлектрических кристаллов;
• проведение экспериментальных исследований.
В ходе выполнения ВКР была проделана следующая работа:
• разработан и собран стенд для испытания пироэлектрических
кристаллов в условиях вакуума, включающий в себя откачную систему, вакуумную камеру, систему позиционирования пироэлектрических кристаллов, блок-контроллер изменения температуры,
спектрометрическую систему;
• выполнено экспериментальное исследование интенсивности и спектра рентгеновского излучения, возникающего в следствие наличия пироэлектрического эффекта. Данное излучение генерируется в кристалле или мишени в зависимости от направления изменения температуры в пироэлектрике: нагрев или охлаждение;
По результатам экспериментальных исследований была определена оптимальная скорость изменения температуры пироэлектрического кристалла танталата лития в цикле нагрев-охлаждение равная 7-8 °С/мин, при которой наблюдалась максимальная интенсивность РИ 1.4 - 1.6-109 фот/с с энергией фотонов до 25 кэВ. Данный результат был опубликован в статье «Optimal speed of temperature change of a crystal in a pyroelectric X- ray radiation source».
