Генерация рентгеновского излучения при взаимодействии быстрых электронов с мозаичными кристаллами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Шатохин, Роман Александрович

• Шатохин, Роман Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Шатохин, Роман Александрович

Введение

Глава I. Сопоставление совершенных и мозаичных кристаллов с точки зрения их использования для генерации интенсивных фотонных пучков.

1.1. Методика расчета ПРИ и ДТИ в совершенных и мозаичных кристаллах.

1.2 Анализ экспериментальных данных.

1.3. Сопоставление совершенных и мозаичных кристаллов с точки зрения генерации интенсивных пучков рентгеновского излучения.

1.4. Зависимость характеристик излучения от параметров эксперимента: мозаичности, угла коллимации, толщины и типа кристалла.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Генерация рентгеновского излучения при взаимодействии быстрых электронов с мозаичными кристаллами»

В течение последних десятилетий поддерживается постоянный интерес к исследованию механизмов генерации рентгеновского и гамма-излучений при прохождении легких заряженных частиц через структурированные мишени, см., например, [1-8], и цитированную там литературу. Это обусловлено широким использованием пучков жёсткого электромагнитного излучения используются для фундаментальных и прикладных исследований в различных областях науки и техники: биологи, физике твердого тела, микроэлектронике, медицине и т.п. В последнее время в связи с развитием нанотехнологий, возможностью анализа структуры вещества по характеристикам излучения и прогрессом в области медицинской диагностики актуальность таких исследований ещё более выросла.

В настоящее время основным источником интенсивных пучков рентгеновского излучения являются накопительные кольца с энергией ~ 1 ГэВ для генерации синхротронного и ондуляторного излучений. В сочетании с монохроматорами и другими элементами рентгеновской оптики на таких установках можно получать остронаправленные пучки монохроматического рентгеновского излучения с перестраиваемо длиной волны. Однако, эти установки являются сложными и дорогостоящими, а также, что немаловажно, например, в медицине, требуют значительных затрат на эксплуатацию. Тогда как при использовании для генерации излучения процессов, происходящих при прохождении электронов с энергиями 10-50 МэВ через структурированные мишени: кристаллы, рентгеновские зеркала, многослойные мишени и тому подобное, стоимость создания и эксплуатации такого источника рентгеновского излучения уменьшается в сотни раз.

Одним из таких процессов является параметрическое рентгеновское излучение (ПРИ) быстрых заряженных частиц в кристаллах [5-8]. Для генерации пучков ПРИ нет необходимости использовать дорогостоящие ускорители высоких энергий, поскольку их можно получать и на сравнительно дешёвых ускорителях с энергией электронов ~ 50 МэВ.

Преимуществами ПРИ перед другими источниками на основе использования излучения быстрых частиц в веществе является отсутствие необходимости использования дополнительного монохроматора, поскольку энергия фотонов ПРИ связана с их углом вылета и ориентацией кристалла, что позволяет создать пучок монохроматического излучения с регулируемой длиной волны, и меньшие дозовые нагрузки, поскольку ПРИ испускается под большими углами к направлению движения частиц.

Другим механизмом, который также может быть использован для создания такого источника, является излучение при каналировании, возникающее вследствие периодического отклонения частицы от прямолинейной траектории при её движении вдоль осей или плоскостей кристалла, см. [1-4, 9] и цитированную там литературу. Известно [10], что для одинаковых экспериментальных условий (энергия электронов и толщина кристалла) излучение при каналировании на два порядка интенсивнее ПРИ.

Исследование параметрического рентгеновского излучения, как одного из типов монохроматического излучения, генерируемого при движении релятивистских частиц в кристаллических мишенях, имеет довольно долгую историю. Еще в 1960-ых годах M.JI. Тер-Микаэлян, рассматривая излучение заряженной частицы, движущейся в периодической среде, получил условие резонанса [11]: ufi-^cose cost// здесь п - целое число, |3 — скорость частицы, © - угол вылета фотона относительно направления движения частицы, \|/ - угол влета в периодическую структуру, X — длина волны излучения, d - период среды. Здесь и везде далее используется система единиц Ь-т-с-\. В цитируемой работе это излучение было названо резонансным. ,

Механизм генерации рентгеновского излучения, испускаемого при движении заряженной релятивисткой частицы через периодическую трехмерную структуру, был теоретически разработан в начале 1970-ых годов

Барышевским и Феранчуком [12] а также Гарибяном и Ян Ши [13]. В цитируемых работах было показано, что в брэгговских направлениях относительно пучка заряженных частиц должно испускаться монохроматическое рентгеновское излучения с шириной линии А со! со-у~х, частота которого определяется ориентацией кристалла относительно направления движения заряженной частицы: и, (В.2) a sin ®в где п - целое число, определяющее порядок дифракции, d - межплоскостное расстояние, &в - угол между плоскостью кристалла и направлением движения заряженной частицы (угол Брэгга). Это выражение совпадает с совпадает с выражением для дифракции реальных фотонов (см., например, [14]) с точностью до членов порядка у~1.

В работе [13] это излучение было названо "квазичеренковским", а в [12] по аналогии с оптическим излучением, подробно рассмотренным Файнбергом и Хижняком [15], получило название "параметрическое рентгеновское излучение" (ПРИ). Позднее это название стало общепринятым. В первом приближении ПРИ может рассматриваться как когерентное рассеяние собственного электромагнитного поля частицы на электронных оболочках периодически расположенных атомов мишени [12,13]. По аналогии с дифракцией рентгеновских лучей в кристаллах существует два подхода к описанию ПРИ. Так называемый кинематический подход предполагает, что многократное отражение фотонов ПРИ на плоскостях кристалла пренебрежимо мало.

Если вероятность этого процесса не является малой, то необходимо использовать динамическую теорию. Согласно динамической теории, испускание ПРИ возможно не только под брэгговскими углами, но и под малыми углами @<у~1 относительно направления движения быстрой 6 частицы в кристалле (так называемое, ПРИ вперёд). В кинематическом подходе к описанию ПРИ [16,17] и теории, разработанной Тер-Микаэляном [11], существование ветви ПРИ, испускаемой под малыми углами к направлению движения заряженной частицы, не рассматривается. В последнее время предлагается рассматривать процесс ПРИ как когерентное поляризационное излучение релятивистских заряженных частиц в монокристаллах [18]. В рамках этого подхода показано, что для совершенных кристаллов вклад динамических эффектов в ПРИ не превышает 10% [19].

Первая попытка экспериментального обнаружения ПРИ, предпринятая в 1985 году на Корнельском синхротроне для ветви ПРИ, испускаемой в направлении прямо вперед, не увенчалась успехом [20] из-за недостаточного разрешения использованных в эксперименте Nal(Tl) детекторов (ts^cot со > 10-15%), поскольку ПРИ вперёд должно наблюдаться на фоне существенно более интенсивного переходного излучения. Эта ветвь ПРИ была обнаружена совсем недавно с использованием кристалл-дифракционных спектрометров с разрешением А со! со <1% [21,22].

Первые теоретические модели, описывающие ПРИ (см., например, [12,13]), были разработаны для тонкой кристаллической мишени и мононаправленного электронного пучка, т.е. для условий, когда многократным рассеиванием электронов в мишени, поглощением фотонов и некоторыми другими факторами можно пренебречь. Как правило, реальные условия эксперимента далеки от этого идеального случая, поэтому эти модели были малопригодны для сравнения с результатами измерений. В работе [17] на базе кинематического приближения динамической теории [23] была разработана модель, позволившая на тот момент наиболее полно описать предполагаемые характеристики ПРИ. Согласно цитируемой работе угловое распределение фотонов ПРИ в отдельном рефлексе можно записать:

1 d2N ^в2+02соз2вв+в2

N0dexdoy e2x+e2y+e2ph о ph

В.З) где N0 - некоторый множитель, характеризующий абсолютный выход фотонов ПРИ, 6х,6у - проекционные углы вылета фотонов (относительно строго брэгговского направления), величина в h определяется следующим образом: еРь=г2+в1+§, (в.4) шв где у - Лоренц-фактор, - среднеквадратичный угол многократного рассеяния электронов в кристалле, а)р - плазменная частота.

Целенаправленный экспериментальный поиск ПРИ релятивистских электронов в кристаллах для угла наблюдения 0Д = 2&Б = 90° в середине 80ых годов был предпринят на томском синхротроне. В эксперименте [24] для кристалла алмаза и энергии электронов Е0=900 МэВ впервые наблюдалась характерная для этого типа излучения линейчатая структура спектра. В последующих работах эти исследования были продолжены для других углов наблюдения, энергий электронов и кристаллов алмаза [25], кремния [26], германия [27,28]. Исследовались угловое распределение [29] и поляризация излучения [30,31]. Сравнение полученных результатов с теорией [17] показало удовлетворительное согласие, но наблюдались некоторые качественные отличия в форме и ширине углового распределения, что говорило о необходимости продолжения дальнейших исследований. Более подробную библиографию работ, выполненных на томском синхротроне, можно найти в обзоре [6].

После обнаружения ПРИ в эксперименте [24] началось интенсивное исследование этого типа излучения, что связано, в основном, с предполагаемой возможностью его использования для создания пучков рентгеновского излучения с перестраиваемой длиной волны для прикладных целей. В начале пальма первенства принадлежала ускорительным центрам СССР: Томску, Харькову и Еревана. В эксперименте [32], выполненном в

ХФТИ, впервые была исследована ситуация, где согласно с [5] вместе с ПРИ проявился и вклад дифрагированного тормозного излучения (ДТИ).

Этот вопрос специально исследовался в экспериментах [33,34]. В эксперименте [33] для кристалла алмаза, энергии электронов Е0 = 4.5 ГэВ и углов наблюдения 0Д = 60° и 70 ° установка дополнительного радиатора тормозного излучения перед кристаллом не привела к увеличению выхода монохроматического излучения. В этом же эксперименте впервые была проверена зависимость энергии излучения от угла наблюдения. В эксперименте [34] для кристалла кремния толщиной 0.017 мм, угла наблюдения 0„ =305.9 мрад (ю-12.9кэВ»^гУр-1-1.5 кэВ) и энергии электронов Е0 = 15.7 МэВ и 25.7 МэВ анализировалась зависимость энергии регистрируемого излучения от угла ориентации плоскости (111). Измерения показали, что эта зависимость хорошо описывается кинематической теорией ПРИ. Иными словами, вклад дифрагированного тормозного излучения в измеряемые спектры ПРИ в этих экспериментах с точки зрения авторов цитируемых работ отсутствовал. На основе аналогичных измерений для кристаллов кремния толщиной 0.5 мм и фторида лития толщиной 1.5 мм * такой же вывод был позднее сделан в работе [36]. С другой стороны, в работе [35], где, как и в эксперименте [33], перед кристаллом кремния устанавливалась дополнительная мишень для генерации тормозного излучения, было показано, что уменьшение энергии электронов с 900 МэВ до 300 МэВ приводит к сужению ориентационной зависимости выхода регистрируемого излучения по сравнению с предсказаниями кинематической теории ПРИ.

В дальнейшем исследования ПРИ начали проводиться и за рубежом. Здесь можно отметить цикл работ, выполненных группой И. Эндо [37-39]. Эти измерения подтвердили основные выводы, касающиеся спектрально-углового распределения ПРИ, полученные ранее томской группой, и показали, что модель, предложенная Феранчуком и Ивашиным в работе [17], удовлетворительно описывает спектрально-угловое распределение ПРИ в тонких совершенных кристаллах. Однако с ростом толщины мишени, экспериментальные данные расходятся с результатами расчетов, полученными в рамках этой модели. Авторы [37] высказали предположение, что подход, использованный авторами работы [17] для учета влияния многократного рассеивания электронов в мишени на угловое распределение ПРИ, не адекватен. В ней была предложена т. н. некогерентная модель, согласно которой процессы генерации ПРИ и многократное рассеяние электронов в мишени учитываются независимо друг от друга. Расчеты, выполненные с использованием этого приближения, дали результаты, совпадающие с экспериментальными данными. После появления этой работы сопоставление результатов измерений с расчетом проводится только в рамках этого подхода.

Интересные работы по исследованию ПРИ в совершенных кристаллах проведены в Германии, см., например [40,41], США [36] и других странах. Детальный исторический обзор, посвященный исследованиям ПРИ в таких кристаллах, приведен в [5,6,8] и цитируемых там работах. К настоящему времени считается установленным, что для совершенных кристаллов в диапазоне энергий электронов от нескольких МэВ до единиц ГэВ теория ПРИ в кинематическом приближении описывает экспериментальные результаты с погрешностью не хуже 10-15% [41].

По-видимому, наиболее перспективным является использование этого типа излучения в медицинских целях, где востребованы малогабаритные источники жёсткого квазимонохроматического рентгеновского излучения (г»>20 кэВ, А&>/гу<5%) [42]. В работе [43] проведено сравнение источника на основе ПРИ электронов с энергией 35 МэВ в кристалле пиролитического графита с обычно используемыми для этой цели рентгеновскими аппаратами с молибденовым антикатодом для применения в маммографии и доказано преимущество источника на основе ПРИ. Дополнительным преимуществом источника на основе ПРИ для маммографии является возможность плавного изменения энергии фотонов в диапазоне 20-25 кэВ для получения максимального контраста в зависимости от соотношения жировой и мышечной ткани. Ведутся работы по поиску источников рентгеновского излучения для ангиографии по краю полосы фотопоглощения йода и бария (со ~ 33.1 кэВ и со ~ 37.5 кэВ) в том числе и на основе механизма ПРИ [39].

Измерения характеристик ПРИ, проведенные для почти всех известных кристаллов с совершенной структурой: алмаз, кремний, германий, вольфрам, кварц, фторид лития (см. [5-8,36] и цитируемую там литературу), показали, что выход излучения слабо зависит от кристалла и недостаточен для практической реализации источника, основанного на этом механизме излучения. Способы увеличения выхода излучения, предложенные в последнее время (см. например, [39,44,45] и цитируемую там литературу), так же не нашли реального практического применения. Использование в качестве мишеней для генерации жёстких фотонов рентгеновских зеркал [44] и многослойных кристаллических мишеней [39], где основным механизмом генерации излучения под брэгговскими углами является дифракция фотонов переходного излучения, требует энергии электронов Ее > 500 МэВ, что сопоставимо с накопителями и экономически не целесообразно.

Многократное прохождение электронов через рентгеновское зеркало или тонкую кристаллическую мишень в циклическом ускорителе [45] сопровождается увеличением угла многократного рассеяния и потерей частиц на стенках ускорительной камеры. Выход излучения, зарегистрированный в таких измерениях, сопоставим с получаемым для обычных толщин мишеней в экспериментах по генерации ПРИ (~ 1 мм). Главным преимуществом такой схемы генерации является уменьшение поглощения излучения в веществе мишени, то есть она наиболее эффективна для низких энергий фотонов (гу<5-10 кэВ). К недостаткам рентгеновских зеркал следует отнести и больший период решётки, чем у кристаллов. В случае генерации жёстких фотонов и использования электронов средних энергий (Ее < 100 МэВ) это приводит к резкому возрастанию фона в месте расположения объекта облучения из-за перекрытия угловых распределений отражённого излучения и тормозного излучения.

Известно, что отражающая способность рентгеновского излучения мозаичными кристаллами больше, чем у совершенных кристаллов. Поэтому и при исследовании ПРИ возник вопрос о преимуществах и недостатках мозаичных кристаллов для генерации излучения. В работе [46] было теоретически показано, что мозаичность мишени слабо сказывается на выход ПРИ. Позднее в [47] отмечено, что мозаичность кристалла действительно не влияет на интенсивность собственно ПРИ, но для энергий фотонов О) < уй)р наличие мозаичности должно привести к дополнительному вкладу в наблюдаемый спектр дифрагированного переходного излучения, рождённого на передней грани кристалла. То есть выход ПРИ для мозаичных кристаллов может быть больше, чем для совершенных кристаллов.

Первый эксперимент по генерации ПРИ на мозаичном кристалле пиролитического графита был проведен Р. Фиорито и др. [48] для энергии электронов Ес ~ 90 МэВ. Отличительной особенностью эксперимента явилось наблюдение в спектре излучения очень высоких порядков (до п = 8 включительно), причем отношение интенсивностей излучения ПРИ старших порядков к интенсивности ПРИ первого порядка, не описывалось кинематической моделью [17]. Этот результат оказался весьма странным, так как кристаллы пиролитического графита с размерами микроблоков 1-5 мкм [49] обладают высокой отражающей способностью и широко используются в экспериментальной технике в качестве материала для создания монохроматоров нейтронов и рентгеновского излучения. Известно [50], что отражающая способность рентгеновского излучения этим кристаллом хорошо описывается теорией дифракции рентгеновского излучения в мозаичных кристаллах [14]. Поэтому предполагалось, что характеристики ПРИ в этом кристалле будут описываться кинематической теорией, а интенсивность излучения превышать выход ПРИ из совершенных кристаллов.

В работе [51] на базе существующей кинематической модели [17,46] был предложен метод для расчета спектра ПРИ, генерируемого в мозаичных кристаллах. Результаты работы [51] получили дальнейшее развитие в работе [52], где был разработан детальный подход для учета влияния мозаичности на угловое распределение и спектр ПРИ. Тогда же высказывалась мысль о возможном дополнительном вкладе в наблюдаемый экспериментальный спектр дифрагированного переходного излучения, которое генерируется на входной грани кристалла и распространяется вдоль направления электронного пучка внутри кристаллической мишени [47].

Для объяснения результатов эксперимента [48] на томском синхротроне был проведен цикл работ по исследованию дифракции реальных и виртуальных фотонов в кристаллах пиролитического графита [53-59] и была разработана методика расчёта характеристик ПРИ и выхода дифрагированного излучения в мозаичных кристаллах. Было показано, что с учётом дифракции реальных фотонов, включая Брэгговское перерассеяние фотонов ПРИ, все полученные на томском синхротроне экспериментальные данные согласуются с результатами расчётов с точностью порядка 15%, то есть в пределах погрешности абсолютизации и точности воспроизведения экспериментальной геометрии при проведении расчётов. Доказано, что в кристаллах толщиной ~ 0.01 рад. дл. выход дифрагированных реальных фотонов может в несколько раз превышать выход ПРИ. Результаты известных измерений с кристаллами пиролитического графита [39,60] в пределах погрешности абсолютизации совпадали с результатами расчётов, тогда как результаты эксперимента [48] не описывались в рамках развитой модели, что, по-видимому, обусловлено эффектом наложения, то есть регистрацией в этом эксперименте фотонов от нескольких электронов как один квант более высокой энергии.

Таким образом, к моменту выполнения исследований, результаты которых представлены в диссертации, было известно, что кинематическая теория ПРИ [5,16] в случае корректного учета многократного рассеяния электронов, хорошо описывает экспериментальные результаты для совершенных кристаллических мишеней, но выход излучения не достаточен для широкого практического использования. Способы увеличения интенсивности излучения, получаемого при прохождении быстрых электронов через структурированные среды, предложенные в последнее время, себя не оправдали. При этом из-за поискового характера работ недостаточное внимание уделялось безопасности использования такого источника.

Использование мозаичных кристаллов пиролитического графита позволяет получить больший выход излучения, чем при использовании совершенных кристаллов за счёт вклада дифракции реальных фотонов [58]. Большая мозаичность кристаллов пиролитического графита (характерное значение угла мозаичности меняется от 0.3 ° до 3 ° [49]) приводит к большой ширине спектра излучения [36,58], что обычно не приемлемо для практических приложений. Другим недостатком этого кристалла является большое межплоскостное расстояние, приводящее для фиксированной энергии фотонов к меньшим брэгговским углам, и следовательно, к большему фону тормозного излучения в месте расположения объекта облучения. С этим недостатком частично связана и большая ширина спектральной линии излучения из кристалла пиролитического графита по сравнению со спектрами, получаемыми для кристаллов алмаза и фторида лития для близких энергий фотонов [36,58].

Таким же преимуществом перед совершенными кристаллами должны обладать и другие мозаичные кристаллы, не имеющие недостатков графита. Известно [14], что отражающая способность кристаллов алмаза хорошо описывается динамической теорией дифракции только для малых размеров кристаллов. С увеличением размеров наблюдаются отклонения от предсказаний теории, обусловленные разориентацией кристаллитов, из которых состоят образцы природного алмаза больших размеров. То есть по своим отражающим свойствам такие кристаллы приближаются к мозаичным.

Излучение при каналировании возникает вследствие периодического отклонения частицы от прямолинейной траектории при её движении вдоль осей или плоскостей кристалла и направлено вдоль скорости частицы. С точки зрения квантовой механики это излучение обусловлено переходами частицы из одного состояния в потенциале оси или плоскости кристалла в другое. В системе координат, связанной с частицей, эта задача напоминает движение электрона в двумерном (осевое каналирование) или одномерном (плоскостное каналирование) водородоподобном атоме или осцилляторе. Как известно, спектр излучения в такой задаче является линейчатым, а характерные частоты излучения при переходе из одного связанного У состояния в другое соответствуют оптическому диапазону. При переходе в лабораторную систему координат спектр излучения остается линейчатым, но при наблюдении вдоль скорости частицы благодаря эффекту Доплера становится более жёстким. Наиболее важным с точки зрения возможности использования этого типа излучения для получения фотонных пучков с перестраиваемой энергией является тот факт, что характерная энергия 3 излучения при каналировании 0)т « CDQ/2, где CD0~ 102 эВ, для электронов и позитронов с энергией больше нескольких МэВ находится в диапазоне рентгеновских частот, а его интенсивность может значимо превышать интенсивность тормозного излучения.

После появления работы [61], в которой было предсказано существование этого типа излучения, в течение нескольких лет во многих ускорительных центрах были проведены исследования этого типа излучения, подтвердившие основные положения теории. В области энергий частиц (электронов и позитронов) порядка нескольких десятков МэВ большой цикл работ был выполнен в Ливерморской лаборатории им. Лоуренса. Где, в частности, прослежено различие в спектрах излучения позитронов [62] и электронов

15

63], и исследованы спектры излучения в кристаллах алмаза, кремния, гидрида и дейтерида лития, вольфрама и других для нескольких энергий частиц. Обзор работ, выполненных в этом центре до 1986 г., приведен в статье [64]. Эксперименты в области энергий электронов порядка единиц МэВ проводились в Дании, см. например, [65] и США [66]. В области энергий электронов Е0 ~ 1 ГэВ в основном специализировались ускорительные центры СССР [67-70]. Подробный обзор экспериментальных и теоретических работ выполненных к началу 90-тых годов приведён в монографиях [1-4] и обзорах [9,71].

Излучение при каналировании электронов высокой энергии (Е0 > 1 ГэВ) нашло применение в экспериментальной физике для генерации поляризованных фотонных пучков [72] (плоскостное каналирование) и для генерации позитронов при прохождении ультрарелятивистских электронов через ориентированные кристаллы большой толщины, см. например, [73,74] (осевое каналирование). Для меньших энергий электронов (~ 10-50 МэВ) излучение при каналировании до сих пор реально не используется, несмотря на такие его достоинства как линейчатый спектр и большую интенсивность, чем тормозное излучение. Известно несколько проектов по его использованию, см., например [71,75], однако о реальном применении до сих пор не сообщалось. Это связано с собственной шириной спектра излучения при каналировании, определяемой параметрами кристалла, энергией частиц, расходимостью пучка, падающего на кристалл, и углом коллимации излучения и фоном тормозного излучения, распространяющегося в том же направлении, что и излучение при каналировании. То есть для выделения нужной спектральной линии, как и в случае использования пучков СИ, необходим дополнительный монохроматор. Интенсивность излучения при каналировании электронов с энергией порядка нескольких десятков МэВ превышает интенсивность тормозного излучения не больше, чем на порядок. То есть такой источник, несмотря на его внешнюю привлекательность, экономически, по-видимому, не целесообразен.

Ещё до экспериментального обнаружения ПРИ в работах [76-78] было предсказано существование дифрагированного излучения каналированных электронов (DCR - Diffracted Channeling Radiation) или, как его назвали авторы цитируемых работ, дифракционное излучение осциллятора (ДИО). ДИО, являющееся результатом когерентного суммирования двух процессов -излучения фотона и его дифракции в кристалле (см. [5] и цитированную там литературу), до последнего времени оставалось вне поля зрения экспериментаторов как вследствие недостаточной ясности в величине эффекта, так и очевидной сложности его выделения на фоне конкурирующих процессов: ПРИ и дифрагированного тормозного излучения (ДТИ).

Дополнительную сложность с точки зрения возможности проведения исследований по поиску проявления этого эффекта представляет ограниченный диапазон энергии частиц, где возможно чёткое проявление эффекта (7-40 МэВ), и очень узкий диапазон энергий фотонов, где оно может проявиться, что предъявляет жёсткие требования к выбору угла наблюдения и коллимации излучения [82]. Ещё одной немаловажной причиной отсутствия заинтересованности экспериментаторов к этому типу излучения обусловлен тем, что пик интереса к излучению при каналировании электронов средних энергий (20-60 МэВ) закончился в конце 80-тых годов, ещё до обнаружения ПРИ в эксперименте [24] и исследования его основных характеристик. В частности, в Ливерморской Национальной Лаборатории им. Лоуренса, условия которой наиболее пригодны для поиска и исследования этого типа излучения, экспериментальное исследование излучения при каналировании закончилось к 1985 г [64].

В последнее время, после появления цикла работ [79-82], ситуация с оценкой величины эффекта прояснилась. В соответствии с результатами цитируемых работ в узком угловом интервале выход дифрагированного излучения каналированных электронов может на несколько порядков превышать выход ПРИ. В случае справедливости этой оценки можно надеяться на создание нового интенсивного источника рентгеновского излучения с перестраиваемой энергией, поскольку с практической точки зрения источник излучения на основе механизма ПРИ в совершенных кристаллах себя не оправдал [83]. Реальные фотоны излучения при каналировании, как и фотоны тормозного излучения, так же могут дифрагировать на этих же плоскостях, что должно увеличить выход получаемого излучения. Достоинством такой постановки эксперимента по использованию излучения при каналировании состоит в отсутствии необходимости использовать дополнительный кристалл-монохроматор.

Весьма интересным выглядит и утверждение авторов [5] о возможности интерференции механизмов излучения при каналировании и ПРИ. В этом случае при выполнении условий дифракции для фотонов, испущенных при переходе электрона из одного связанного состояния в другое, можно ожидать изменения соотношения пиков в спектре излучения при каналировании. Так как интерференция когерентного тормозного излучения и излучения при каналировании наблюдалась экспериментально [84,85], регистрация эффекта интерференции механизмов излучения при каналировании и ПРИ является интересной физической задачей. Следовательно, экспериментальные исследования, направленные на верификацию теоретических предсказаний о величине и характеристиках ДИО и подготовку таких измерений, бесспорно важны и актуальны.

Из ускорителей, расположенных в России, наиболее удобным для поиска и экспериментального исследования ДИО является микротрон НИИ ЯФ МГУ с током ~ 3 мА (~1012 частиц за цикл ускорения), частотой 10 Гц, длительностью цикла излучения т ~ 8-10 мкс и эмиттансом ~ 1ммхмрад [86]. Наличие выведенного электронного пучка, требуемый энергетический диапазон (14.6-67.4 МэВ) и возможность изменения энергии частиц позволяют надеяться на успешное выделение этого типа излучения на фоне ПРИ и ДТИ. Одной из проблем, которую необходимо решить для проведения исследований по поиску ДИО, состоит в том, что до последнего времени этот ускоритель использовался для измерений сечений фотоядерных реакций, где отсутствует необходимость в точном измерении тока ускорителя в каждом цикле ускорения и нет датчиков для измерения малых токов.

Для наблюдения эффекта необходимо сориентировать плоскость кристалла вдоль направления электронного пучка, то есть выйти на режим плоскостного каналирования. Методы ориентации кристаллов по выходу излучения при каналировании с помощью ионизационной камеры [87] или Nal(Tl) детектора в комптоновской геометрии [88], обычно используемые на ускорителях более высоких энергий для электронов с энергией несколько десятков МэВ не пригодны, поскольку характерная энергия излучения при каналировании таких частиц не превышает 50-100 кэВ.

Использование счётного режима работы детекторов, обычно применяемое на ускорителях низких и средних энергий (см., например, [9] и цитируемую там литературу), на ускорителях с коротким временем цикла, ускорения практически не возможно, так как типичная длительность импульса с детектора излучения (—1-6 мкс), в зависимости от типа используемого детектора, сопоставима с длительностью цикла ускорения (610 мкс). В связи с этим для исключения наложений ток ускорителя должен поддерживаться таким, что бы за один цикл ускорения регистрировалось не более 0.2-0.4 импульсов. Для получения статистической ошибки на уровне 5% при частоте ускорителя 10 Гц необходимо не менее 100- 200 секунд для каждой ориентации кристалла. В процессе ориентации кристалла обычно измеряется несколько ориентационных зависимостей с числом точек от 100 до 200. Другими словами ориентация кристалла требует 10-20 часов непрерывной работы ускорителя, что практически не осуществимо из-за большой стоимости ускорительного времени. Ориентация по спектрам излучения требует увеличения временных затрат как минимум в несколько раз и поэтому так же не может быть использована на этапе первоначальной ориентации кристалла.

Исходя из вышеизложенного основной целью работы является исследование влияния совершенства структуры кристаллов на характеристики рентгеновского излучения, генерируемого при взаимодействии электронов средних энергий с кристаллами, включающее сопоставление совершенных и мозаичных кристаллов с точки зрения их использования для генерации интенсивных пучков рентгеновского излучения для медицинских применений, создание на базе микротрона НИИ ЯФ МГУ экспериментальной установки по измерению характеристик излучения быстрых электронов в плотной среде и разработка методики ориентации кристаллов на ускорителях средних энергий с коротким временем цикла ускорения.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней:

- Доказано, что использование идеальных мозаичных кристаллов вместо совершенных при генерации излучения под брэгговскими углами существенно увеличивает выход жёсткого квазимонохроматического рентгеновского излучения, за счёт вклада дифрагированных реальных фотонов.

- Впервые показано, что мозаичность кристалла ат < $с обеспечивает увеличение выхода излучения без заметного ухудшения эксплуатационных характеристик фотонного пучка.

- Доказано, что однокристальная схема генерации излучения не пригодна для применения в медицинских целях из-за большого фона тормозного излучения в месте расположения объекта облучения при использовании кристаллов оптимальной толщины и низкой эффективности при малых толщинах.

- Предложена и апробирована новая методика ориентации кристаллов на ускорителях электронов средних энергий с коротким временем цикла ускорения, позволяющая почти на порядок сократить время проведения измерений.

Практическая значимость:

- Результаты исследований могут быть использованы для создания интенсивных пучков квазимонохроматического рентгеновского излучения для медицинских применений.

- Развитая и апробированная методика ориентации кристаллов позволяет почти на порядок сократить время проведения измерений на ускорителях электронов средних энергий с коротким временем цикла ускорения.

- Разработанный драйвер управления униполярным шаговым двигателем от LPT порта с автоматическим переходом на ток удержания, может быть использован при длительной работе с объектом в одном положении, а также при работе двигателей в вакууме (в экспериментальных установках), где недопустим нагрев двигателя, приводящий к ухудшению вакуума.

Положения, выносимые на защиту:

1) Использование идеальных мозаичных кристаллов вместо совершенных существенно увеличивает выход жёсткого квазимонохроматического рентгеновского излучения, испускаемого под брэгговскими углами при прохождении через них быстрых электронов. Мозаичность ст < &с обеспечивает увеличение выхода излучения без заметного ухудшения эксплуатационных характеристик фотонного пучка.

2) Однокристальная схема генерации излучения практически не пригодна для применения в медицинских целях из-за большого фона тормозного излучения в месте расположения объекта облучения при использовании кристаллов оптимальной толщины и низкой эффективности при малых толщинах.

3) Двухкристальная схема генерации излучения с использованием мозаичных кристаллов вместо совершенных увеличивает выход жёстких фотонов, позволяет избавиться от фона тормозного излучения в месте расположения объекта облучения и существенно улучшить монохроматичность по сравнению с однокристальной схемой.

4) На микротроне НИИ ЯФ МГУ создан экспериментальный комплекс, позволяющий проводить измерения характеристик излучения быстрых электронов в конденсированном веществе. Предложена новая методика ориентации кристаллов на ускорителях средних энергий с коротким временем цикла ускорения, существенно сокращающая время проведения измерений.

Апробация результатов работы.

Результаты, изложенные в диссертации, докладывались на XXXV -XXXVIII Международных конференциях по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, МГУ, 2005-2008 гг.), IV - VI конференциях по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям (г. Харьков, ННЦ ХФТИ, Украина, 2006-2008гг.), семинарах физического факультета БелГУ и кафедры общей физики БелГУ.

Публикации: Материалы диссертации опубликовано в работах [89-94].

Личный вклад автора в проведении исследований и получении результатов является определяющим. Все, результаты, приведённые в диссертации, получены либо самим автором, либо при его непосредственном участии.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Шатохин, Роман Александрович

Основные результаты, выносимые на защиту, состоят в следующем:

1) Использование идеальных мозаичных кристаллов вместо совершенных существенно увеличивает выход жёсткого квазимонохроматического рентгеновского излучения, испускаемого под брэгговскими углами при прохождении них быстрых электронов. Мозаичность сгт < Зс обеспечивает увеличение выхода излучения без заметного ухудшения эксплуатационных характеристик фотонного пучка.

2) Однокристальная схема генерации излучения практически не пригодна для применения в медицинских целях из-за большого фона тормозного излучения в месте расположения объекта облучения при использовании кристаллов оптимальной толщины и низкой эффективности при малых толщинах.

3) Использование мозаичных кристаллов в двухкристальной схеме генерации излучения вместо совершенных позволяет существенно увеличить выход жёстких фотонов при некотором ухудшении монохроматичности. Такая схема позволяет избавиться от фона тормозного излучения в месте расположения объекта облучения и существенно улучшить монохроматичность по сравнению с однокристальной схемой. Дополнительным преимуществом такой схемы перед однокристальной является отсутствие необходимости перемещения объекта облучения при изменении энергии фотонов.

4) На пучке микротрона НИИ ЯФ создана экспериментальная установка, разработаны комплекс аппаратуры и программное обеспечение, позволяющие проводить на этом ускорителе измерение характеристик излучения быстрых электронов в конденсированных средах и, в частности, в ориентированных кристаллах.

5) Предложен и апробирован новый способ ориентации кристалла на электронных ускорителях средних энергий с коротким временем цикла ускорения и сброса электронов на мишень (микротрон, линейный ускоритель) по интегральным характеристикам выхода мягкого излучения из тонких металлических мишеней, установленных на пучке у — излучения из кристалла, обеспечивающий возможность ориентации без уменьшения тока ускорителя и существенно (до 10-20 раз) сокращающий время проведения измерений.

В заключение автор считает своим приятным долгом поблагодарить Внукова И.Е. за руководство работой. Автор благодарит коллег по совместной работе Балдина А.Н., Нечаенко Д.А., Жандармова Ю.В., Гришина В.К., Ермакова А.Н., Похила Г.П. за помощь в проведении исследований, а также сотрудников НИИ ЯФ МГУ за помощь при проведении экспериментальных исследований на микротроне.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Шатохин, Роман Александрович, 2008 год

1. Кумахов, М.А. Излучение каналированных частиц в кристаллах / М. А. Кумахов // М.: Энергоатомиздат. - 1986. - 160с.

2. Базылев, В.А. Излучение быстрых частиц в веществе и во внешних полях / В.А. Базылев, Н.К. Жеваго // Москва: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит. 1987. -272с.

3. Байер, В.Н. Электромагнитные процессы при высокой энергии в ориентированных монокристаллах / В.Н. Байер, В.М. Катков, В.М. Страховенко // Новосибирск: Наука, Сибирское отделение. 1989. - 285с.

4. Ахиезер, А.И. Электродинамика высоких энергий в веществе // А.И. Ахиезер, Н.Ф. Шульга // М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1993. - 344 с.

5. Потылицын, А.П. Параметрическое рентгеновское излучение обнаружение, исследования, возможности применения / А.П. Потылицын // Изв. ВУЗов "Физика". 1998.-№4. -С. 26-31.

6. Rullhusen, R. Novel Radiation Sources Using Relativistic Electrons / R. Rullhusen, X. Artru, P. Dhez // World Scientific, Singapore. 1999.

7. Лобко, A.C. Экспериментальные исследования параметрического рентгеновского излучения / A.C. Лобко // Мн.: БГУ. 2006. — 201с.

8. Bemian, B.L. Channeling radiation: A historical perspective / В. Berman, H. Wiedemann // Electron-Photon Interaction in Dense Media, NATO Science Series, II Mathematics, Physics and Chemistry. 2002. - v. 49. - P. 7-24.

9. Freudenberger, J. Channeling radiation and parametric X-raduation at electron energies below 10 MeV / J. Freudenberger, H. Genz, A. Groening // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 1996. - v. 119. - P. 123-130.

10. Тер-Микаэлян, М.JI. Влияние среды на электромагнитные процессы при высоких энергиях / М.Л. Тер-Микаэлян // Изд. АН АРМ ССР. Ереван. -1969.-459с.

11. Барышевский, В.Г. О переходном излучении гамма-квантов в кристалле / В.Г. Барышевский, И.Д. Феранчук // ЖЭТФ. 1971. - Вып. 9. - С. 944-948.

12. Гарибян, Г.М. Квантовая микроскопическая теория излучения равномерно движущейся заряженной частицы в кристалле / Г.М. Гарибян, Ян Ши // ЖЭТФ. 1971. - вып. 9. - С. 930-943.

13. Джеймс, Р. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей / Р. Джеймс // М.: Изд. иностр. лит. 1950. - 572с.

14. Файнберг, Я.Б. Потери энергии заряженной частицы при прохождении через слоистый диэлектрик / Я.Б. Файнберг, Н.А. Хижняк // ЖЭТФ. 1957. -т. 32.-С. 887-893.

15. Nitta, Н. Kinematical theory of parametric X-ray radiation / H. Nitta // Phys. Lett. A.-1991.-V. 158.-P. 270-274.

16. Feranchuk I.D. Theoretical investigation of parametric x-ray features / I.D. Feranchuk, A.V. Ivashin // J. Physique. 1985. - v. 46. - P. 1981-1986.

17. Лапко В.П. О параметрическом механизме излучения быстрых заряженных частиц в конденсированной среде / В.П. Лапко, Н.Н. Насонов // ЖТФ.- 1990.-вып. 1.-С. 160-162.

18. Nitta Н. Theoretical notes on parametric X-ray radiation / H. Nitta // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 1996. - v. 115. - P. 401-404.

19. Yuan Luke, C.L. A search for dynamic radiation from crystals / C.L. Yuan Luke, P.W. Alley, A. Bamberger // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 1985. -v. A 234.-P. 426-429.

20. Науменко, А.П. Потылицын, А.Ф. Шарафутдинов // Письма в ЖЭТФ. 2004. -т. 80, вып. 6.-С. 447-451.

21. Н. Backe, A. Forward diffracted parametric X radiation from a silicon crystal / H. Backe, A. Rueda, W. Lauth, N. Clawiter, M. El-Ghazaly, P. Kunz, T.Weber // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 2005. - v. 234. - P. 130-147.

22. Baryshevsky, V.G. Paramertric X-ray from ultrarelativistic electrons in crystal / V.G. Baryshevsky, I.D. Feranchuk // J. Phys. (Paris). 1983. - v. 44. - P. 913933.

23. Воробьев, C.A. Обнаружение монохроматического рентгеновского излучения при взаимодействии релятивистских электронов с монокристаллом алмаза / С.А. Воробьев, Б.Н. Калинин, С. Пак, А.П. Потылицын // Письма ЖЭТФ. 1985. - т. 41, вып. 1. - С. 3-6.

24. Адищев, Ю.Н. Исследование спектров параметрического рентгеновского излучения ультрарелятивистских электронов в монокристалле алмаза / Ю.Н. Адищев, С.А. Воробьев, Б.Н. Калинин // ЖЭТФ. 1986. - т. 90, вып. 3. - С. 829-837.

25. Adishchev Yu, N. Measurements of parametric X-rays from relativistic electrons in silicon crystal / N. Yu, A.N. Adishchev, Didenko, V.V. Mun, A.P. Potylitsin //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 1987. - v . B21. - P. 49-55.

26. Adishchev Yu, N. Influence of Ka- absorption in (111) Ge crystal on spectral yield of Parametric X-rays / N. Adishchev Yu, V.V. Kaplin, A.P. Potylitsin // Phys. Lett. A. 1990. - v. 147. - P. 326-328.

27. Didenko, A.N. Angular distribution and energy dependence of parametric X-ray radiation / A.N. Didenko, Yu.N. Adishchev, A.P. Potylitsin et al.// Phys.Lett. -1986.-v. 118 A, №7.-P. 363-365.

28. Adishchev, Yu.N. Measurement of spectral and polarization characteristics of parametric x-rays in Si crystal / Yu.N. Adishchev, V.A. Verzilov, A.P. Potylitsin et al. // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 1989. - v. 44. - P. 130-136.

29. Адищев, Ю.Н. Экспериментальное обнаружение линейной поляризации параметрического рентгеновского излучения / Ю.Н.Адищев, В.А.Верзилов, С.А.Воробьев, А.П.Потылицын, С.Р.Углов // Письма в ЖЭТФ. 1988. - т. 48, вып. 6.-С. 311-314.

30. Адейшвили, Д.И. Спектры жесткого рентгеновского излучения электронов высокой энергии в кристалле под углом Брэгга / Д.И. Адейшвили, С.В. Блажевич, В.Ф. Болдышев и др.// ДАН СССР. 1988. - т. 298, № 4 - С. 844-846.

31. Avakyan, R.O. Quasi-Cherenkov radiation from 4.5 GeV electrons in diamond (experimental) / R.O. Avakyan, A.E. Avetisyan, A.P. Potylitsin et al.// JETP Lett. - 1987. - v. 45, №. 6. - P. 396-399.

32. Shchagin, A.V. A fine structure of parametric X-ray radiation from relativistic electrons in a crystal / A.V. Shchagin, Y.I. Pristupa, N.A. Khizhnyak // Phys. Lett. A. 1990. - v. 148. - P. 485-488.

33. Sones, В. Lithium fluoride (LiF) crystal for parametric X-ray (PXR) production / B. Sones, Y. Danon, R.C. Block // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. -2005. v. 227. - P. 22-31.

34. Asano, S. How intense is parametric X radiation / S. Asano, I. Endo, M. Harada //Phys. Rev. Lett. 1993. - v. 70. - P. 3247-3250.

35. Endo, I. Parametric X radiation from thick crystals / I. Endo, M. Harada, T. Kobayashi // Phys. Rev. E. 1995. - v. 51, №. 6. - P. 6305-6309.

36. Takashima, Y. Observation of monochromatic and tunable hard X radiation from stratified Si single crystals / Y. Takashima, K. Aramitsu, I. Endo // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 1998. - v. 145. - P. 25-30.

37. Brenzinger, K.-H. Investigation of the production mechanism of parametric X-ray radiation / K.-H. Brenzinger, C. Herberg, B. Limburg et al. // Z. Phys. A. -1997.-v. 358.-P. 107-114.

38. Brenzinger, K.-H. How narrow is the linewidth of parametric X-ray radiation / K.-H. Brenzinger, B. Limburg, H. Backe, S. Dambach, H. Euteneuer, F. Hagenbuck, C. Herberg, K.H. Kaiser, O. Ketting, G. Kube // Phys. Rev. Lett. -1997. № 13. - P. 2462-2465.

39. Baldelli, P. Dose comparison between conventional and quasumonochronatic systems for diagnostic radiology I P. Baldelli, A. Taibi, A. Tuffanelli, M. Gambaccini // Physics in Medicine and Byology. 2004. - v. 49. - P. 4125-4146.

40. Piestrup, M.A. / M.A. Piestrup, Wu Xizing, V.V. Kaplin, S.R. Uglov, J.T. Cremer, D.W. Rule, R.B. Fiorito // Review of Scientific Instruments. 2001. - v. 72, №4. -P. 2159-2170.

41. Kaplin, V.V. Observation of bright monochromatic x rays generated by relativistic electrons passing through a multilayer mirror / V.V. Kaplin, S.R. Uglov, V.N. Zabaev, M.A. Piestrup, C.K. Gary //Appl. Phys. Lett. 2000. - v. 76. -C. 3647.

42. Kaplin, V.V. Tunable, monochromatic x rays using the internal beam of a betatron / V.V. Kaplin, S.R. Uglov, O.F. Bulaev, V.J. Goncharov, A.A. Voronin, M.A. Peistrup, C.K. Gary, N.N. Nasonov, // Applied Physics Letters. 2002. -v.80, № 18.-P. 3427-3429.

43. Афанасьев, A.M. Излучение ультрарелятивистских частиц при прохождении через идеальные и мозаичные кристаллы / A.M. Афанасьев, М.А. Агинян // ЖЭТФ. 1978. - т. 74, вып. 2. - С. 570-579.

44. Artru, X. Parametric X-rays and diffracted transition radiation in perfect and mosaic crystals / X. Artru, P. Rullhusen // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 1996.-v. 115, № 1,2.-P. 1-7.

45. Fiorito, R.B. Observation of higher order parametric x-ray spectra in mosaic graphite and single silicon crystals / R.B. Fiorito, D.W. Rule, X.K. Maruyama // Phys. Rev. Lett. 1993. - v. 71. - P. 704-707.

46. Ohler, M. Direct observation of mosaic blocks inhighly oriented pyrolytic graphite / M. Ohler, J. Baruchel, A.W. Moore // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 1997. - v. 129. - P. 257-260.

47. Chabot M., Nicolai P., Wohrer K. et al. X-ray reflectivities, at low and high order of reflection, of flat highly oriented pyrolytic graphite crystals / M. Chabot, P. Nicolai, K. Wohrer //Nucl. Instr. and Meth in Phys. Res B. 1991. - v. 61.-P. 377-384.

48. Potylitsin, A.P. Influence of beam divergence and crystal mosaic structure upon Parametric X-Ray Radiation characteristics / A.P. Potylitsin // Preprint 2/94 NPI TPU. 1994, Tomsk. - 7p.

49. Amosov, C.Yu. Angular distribution of parametric X-ray radiation in mosaic crystals / C.Yu. Amosov, M.Y. Andreyashkin, B.N. Kalinin // Preprint 3/94 NPI TPU. 1994, Tomsk. - C. 10.

50. Амосов, К.Ю. Параметрическое рентгеновское излучение в мозаичном кристалле пиролитического графита / К.Ю. Амосов, М.Ю. Андреяшкин, В.А. Верзилов, И.Е. Внуков и др. // Письма в ЖЭТФ. 1994. - т. 60, вып. 7. - С. 506-510.

51. Внуков, И.Е. Мягкая компонента излучения каналированных электронов в кристалле кремния / И.Е. Внуков, Б.Н. Калинин, Г.А. Науменко и др. // Известия ВУЗов "Физика". 2001. - №3 . - С. 71-80.

52. Внуков, И.Е. Параметрическое рентгеновское излучение электронов в мозаичных кристаллах / Внуков И.Е., Калинин Б.Н., Киряков А.А. и др. // Известия ВУЗов "Физика". 2001. - № 3. - С. 53-65.

53. Кумахов, M.A. О возможности существования эффекта спонтанного излучения у-квантов релятивистскими каналированными частицами / М.А. Кумахов // ДАН СССР. 1976. - т. 230. - С. 1077-1080.

54. Alguard, M.J. Observation of Radiation from channeled positrons / M.J. Alguard, R.l. Swent, R.H. Pantell, B.L. Berman, S.D. Bloom, S. Datz // Phys. Rev. Let.-1979.-v. 42, № 17.-P. 1148-1151.

55. Swent, R.l. Observation of stracture in the channelling-radiation spectrum from relativistic electrons / R.l. Swent, R.H. Pantell, M.J. Alguard et al // Phys. Rev. Let. 1979. - v. 43, № 23. - P. 1723-1726.

56. Berman, B.L. Channeling radiation measurements at Lowrence National Laboratory / B.L. Berman, B.A. Danling, S. Datz, J.O. Kephart, R.K. Klein, R.H. Pantell, H. Park//NIM B. 1985.-v. 10/11.-P. 611-617.

57. Andersen, J.U. Characteristic radiation from chanelled electrons / J.U. Andersen, E. Laegsgaard // Phys. Rev. Let. 1980. - v. 44, № 16. - P. 1079-1082.

58. Cue, N. Transitions between bounds states for axially channeled MeV electrons / N. Cue, E. Bonderup, B.B. Marsh, H. Bakhru, R.R. Benenson, R. Haight, K. Inglis, G. Williams // Radiation Effects. 1981. - v. 56. - P. 9-12

59. Воробьев, С.А. Наблюдение интенсивного у излучения электронов с энергией 900 МэВ при каналировании в алмазе / С.А. Воробьев, В.Н. Забаев, Б.Н. Калинин, В.В. Каплин, А.П. Потылицын // Письма в ЖЭТФ. - 1979. - т. 29, вып. 7.-С. 414-418.

60. Шраменко, Б.И. Об увеличении интенсивности излучения ультрарелятивистских каналирующих позитронов в низкоэнергетической части спектра / Б.И. Шраменко, В.И. Витько, И.А. Гришаев // Письма в ЖТФ. 1978. - т. 1, вып. 23. - С. 1340-1343.

61. Аганьянц, А.Ф. Излучение каналированных электронов с энергией 4.7 ГэВ в алмазе / А.Ф. Аганьянц, Ю.А. Вартанов, Г.А. Вартапетян // Письма в ЖЭТФ. 1979. - т. 29. - С. 554-556

62. Berman, B.L. Application of channeling radiation / B.L. Berman, P.V. Marshall, B.J. Faraday, H. Uberall, X.K. Maruyama, W. Beezhold, G.R. Neil // Proceedings of RREPS-93. Tomsk, 1993. - P. 217-226.

63. Адищев, Ю.Н. Обнаружение линейной поляризации у-излучения при плоскостном каналировании электронов в алмазе / Ю.Н. Адищев, И.Е. Внуков, С.А. Воробьев, В.М. Головков, В.Н. Забаев, А.А. Курков, Б.Н.

64. Калинин, А.П. Потылицын // Письма в ЖЭТФ. 1981. - т. 33, вып. 9, С. 478471.

65. Artru, X. Axial channeling of relativistic electrons in crystal as a source for positron production / X. Artru, V.N. Baier, T.V. Baier et al.// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 1996. - v. 119. - P. 246-252.

66. Satoh, M. Experimental study of positron production from silicon and diamond crystals by 8-GeV channeling electrons / M. Satoh, T. Suwada, K. Furukawa et al. // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 2005. - v. 227. - P. 310.

67. Wagner, W. Quasi-monochromatic X-rays from the Elbe radiation source / W. Wagner, W. Enghardt, U. Lehnert, et.al. // IV International Symposium "RADIATION from RELATIVISTIC ELECTRONS in PERIODIC STRUCTURES", September 13-16 / Lake Baikal, Russia 1999.

68. Барышевский, В.Г. Сложный и аномальный эффект Доплера для каналированного позитрона (электрона) / В.Г. Барышевский, И .Я. Дубовская //ДАН СССР. 1976. - т. 231, № 6. - С. 1335-1338.

69. Baryshevsky, V.G. Coherent radiation of the channeling positron (electron) / V.G. Baryshevsky, I.Ya. Dubovskaya // Phys. stat. sol. (b). 1977. - v. 82. - P. 403-412.

70. Барышевский, В.Г. О дифракционном излучении осциллятора в периодической среде (эффект Барышевского-Дубовской) / В.Г. Барышевский, О.Т. Градовский, И.Я. Дубовская // Вестник АН БССР. Сер. физ.-мат.наук. -1987.-№6.-С. 77-81.

71. Ikeda, Т. Parametric X-ray radiation by relativistic channeled particles / T. Ikeda, Y. Matsuda, H. Nitta, Y.H. Ohtsuki // NIM B. 1996. - v. 115. - P. 380.

72. Matsuda, Y. Numerical calculation of parametric X-ray radiation by relativistic electrons channeled in a Si crystal / Y. Matsuda, T. Ikeda, H. Nitta, Y.H. Ohtsuki //NIM B. 1996. - v. 115. - P. 396.

73. Yabuki, R. Theory of diffracted channeling radiation / R. Yabuki, H. Nitta, T. Ikeda, Y.H. Ohtsuki // Phys. Rev. B. 2001. - v. 63. - C. 174.

74. Freudenberger, J. Perspectives of medical X-ray imaging / J. Freudenberger, E. Hell, W. Knupher // Nucl. Instr. and Meth. 2001. - v. A466. - P. 99-104.

75. Andersen, J.U. Coherent bremsstrahlung and sidebands for channeled electrons / J.U. Andersen, E. Laesgaard // Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Res. B. 1988. -v. 33.-P. 11-17.

76. Амосов, К.Ю. Влияние эффекта каналирования ультрарелятивистских электронов на спектр когерентного тормозного излучения типа Б / К.Ю. Амосов, И.Е. Внуков, Б.Н. Калинин и др // Письма в ЖЭТФ. 1992. - т. 55, вып.8. — С. 587-590.

77. Shvedunov, V.I. 70 MeV electron racetrack microtrone commissioning / V.I. Shvedunov, A.N. Ermakov, A.I. Karev, E.A. Knapp, N.P. Sobenin, W.P. Trower // Proceedings of the 2001 Particle Accelerator Conference / Chicago. P. 2596.

78. Lackey, D. Methods of crystal alignment for the production of coherent bremsstrahlung / D. Lackey, R.F. Scwitters //NIM. 1970. - v. 81. - P. 164-172.

79. Калинин, Б.Н. Автоматизированная система ориентирования монокристаллических мишеней в электронном ускорителе / Б.Н. Калинин, Е.И. Коновалова, Г.А. Плешков, А.П. Потылицын, В.М. Тарасов, В.К. Томчаков, И. Хакбердыев // ПТЭ. 1985. - № 3. - С. 31-35.

80. Балдин, А. Н. Использование мозаичных кристаллов для генерации интенсивных пучков рентгеновского излучения / А. Н. Балдин, И. Е. Внуков, Р. А. Шатохин // Письма ЖТФ. 2007. - т. 33, вып. 14. - С. 87-94.

81. Шатохин, Р. А. Драйвер управления униполярным шаговым двигателем от LPT порта с автоматическим переходом на ток удержания / Р. А. Шатохин // Схемотехника. 2007. - №6. - С. 45-47.

82. Cromer, D.T. Scattering factors computed from relativistic Dirac-Slater wave functions / D.T. Cromer, J.T. Waber // Acta Cryst. 1965. - v. 18. - P. 104-109.

83. Potylitsin, A.P. Influence of Beam Divergence and Crystal Mosaic Structure Upon Parametric X-Ray Radiation Characteristics / A.P. Potylitsin // arXiv:cond-mat/9802279. v. 1 26. - Feb 1998.

84. Bethe, H.A. Moliere's theory of multiple scattering / H.A. Bethe // Phys. Rev. -1953. v. 89, № 6. - P. 1256-1266.

85. Rewiew of Particle Properties // Phys. Lett. B. 1990. - v. 239. - P. 105-107.

86. Клейнер, В.П. Поляризационное тормозное излучение быстрого заряда в конденсированной среде / В.П. Клейнер, Н.Н. Насонов, Н.А. Шляхов // УФЖ. 1992. - т. 57, вып. 1. - С. 48-62.

87. Chouffani, К. Parametric X-radiation and diffracted transition radiation at REFER electron ring / K. Chouffani, M.Yu. Andreyashkin, I. Endo, J. Masuda, T. Takahashi, Y. Takashima // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 2001. - v. 173.-P. 241-252.

88. Пинскер, З.Г. Рентгеновская кристаллооптика / З.Г. Пинскер // Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1982. 392с.

89. Розум Е.И. Изготовление, исследование и некоторые применения монокристаллических мишеней для каналирования / Е.И. Розум // Ред. «Журнала Известия Физика» Томск, 1979 - Деп. В ВИНИТИ 03.10.79, № 3459.

90. Адищев, Ю.Н. Экспериментальное исследование гамма-излучения электронов при каналировании в кристалле алмаза / Ю.Н. Адищев, С.А. Воробьёв, В.Н. Забаев, Б.Н. Калинин, А.А. Курков, А.П. Потылицын // Ядерная физика.-1982.-т. 35., вып. 1.-С. 108-116.

91. Nasonov, N.N. X-rays from relativistic electrons in condensed media H. Wiedemann (ed.) Electron-Photon Interaction in Dense Media / N.N. Nasonov // NATO Science Series, II Mathematics, Physics and Chemistry. 2002. - v. 49. -P. 49-83.

92. Мухин, К.Н. Экспериментальная ядерная физика / К.Н. Мухин // Учеб. для ВУЗов. В 2 кн. Кн.1. Физика атомного ядра. Ч. I. Свойства нуклонов, ядер и радиоактивных излучений. М.: Энероатомиздат. - 1993. - 376с.

93. Hayakawa, Y. Simulation to the project of a PXR based X-ray source composed of an electron linac and a double-crystal system / Y. Hayakawa, I. Sato, K. Haykawa, T. Tanaka // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 2005. - v. 227. -P. 32-40.

94. Nogami, K. Status of the parametric X-ray generator at LEBRA. Nihon University / K. Nogami, K. Nako, T. Sakae // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B.-2006.-v. 252.-P. 102-110.

95. Gary, С.К. Channeling of electrons in Si produces intense quasimonocromatic, tunable, picosecond x-ray bursts / C.K. Gary, A.S. Fisher, R.H. Pantell, J. Harries, M.A. Piestrup // Phys. Rev. B. 1990. - v. 42, № 1. - P. 7-14.

96. Schiff, L.I. Energy angle distribution of thin target bremsstrahlung / L.I. Schiff// Phys. Rev. - 1951. - v. 83. - P. 252-257.

97. Амосов, К.Ю. Исследование угловых распределений мягкой компоненты релятивистских электронов вблизи плоскостной ориентации монокристаллов большой толщины / К.Ю. Амосов, М.Ю. Андреяшкин, И.Е.

98. Внуков, Б.Н. Калинин, Г.А. Науменко, А.П. Потылицын, В.П. Сарычев // Изв. ВУЗов, Физика. 1991. - т. 34, вып. 6. - С. 70-80.

99. Внуков, И.Е. Исследование характеристик когерентного тормозного излучения электронов в монокристаллах большой толщины / И.Е. Внуков, Б.Н. Калинин, А.П. Потылицын // Изв. ВУЗов, Физика. 1991. - т. 34, вып. 6. -С. 21-43.