Когерентное излучение релятивистских электронов в монокристаллах большой толщины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, доктор физико-математических наук Внуков, Игорь Евгеньевич

• Внуков, Игорь Евгеньевич
• доктор физико-математических наук
• 2001

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Внуков, Игорь Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 КОГЕРЕНТНОЕ ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В МОНОКРИСТАЛЛАХ БОЛЬШОЙ

ТОЛЩИНЫ

1.1 Расчет КТИ в монокристаллах большой толш;ины

1.1.1 Угловое распределение КТИ

1.1.2 Эффективное угловое распределение электронного нучка в мишени

1.1.3 Расчёт влияния коллимации на характеристики излучения

1.1.4 Обсуждение результатов расчёта. Сравнение с предыдущими результатами,

1.2 Экспериментальная зона Томского синхротрона

1.3 Экспериментальное исследование характеристик КТИ в толстых кристаллах.:

1.3.1 Получение и исследование интенсивных поляризованных пучковА

1.3.2 Проверка зависимости характеристик КТИ от температуры кристалла

1.3.3 Проверка применимости теории КТИ для монокристаллов с большим

1.4 Использование поляризованных пучков для измерения асимметрии реакции фоторасщепления дейтрона

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Когерентное излучение релятивистских электронов в монокристаллах большой толщины»

Теоретические и экспериментальные исследования электромагнитных процессов в ориентированных кристаллах, выполненные к середине 80-х годов, показали, что наряду с известным когерентным тормозным излучением лёгких релятивистских частиц в кристаллах [1,2], возникающим когда импульс, переданный среде в процессе излучения - д, совпадает с вектором обратной решётки кристалла д, и широко используемым в экспериментальной физике для генерации поляризованных пучков 7-излучения, при движении быстрых заряженных частиц в кристаллах могут генерироваться ещё два типа излучения. При движении частиц вдоль осей и плоскостей кристалла из-за периодического отклонения частицы от прямолинейной траектории возникает жёсткое интенсивное 7-излучение, направленное вдоль скорости частицы в кристалле и получившее название излучения при каналировании. Дальнейшее исследование этой проблемы привело к обнаружению резкого увеличения каскадных процессов ( излучения и рождения электронно-позитронных пар) в сильных полях кристаллов при ультрарелятивистских энергиях. Другой тип излучения, получивший название параметрического рентгеновсщго. излучения (ПРИ), испускается средой, через которую пролетает быстрая заряженная частица, может быть в первом приближении представлен как результат дифракции собственного электромагнитного поля частицы на плоскостях кристалла. В отличие от любого другого типа излучения релятивистских частиц, ПРИ слабо зависит от их энергии и испускается под углами гораздо большими, чем характерный угол излучения 7"Л, где 7 - лоренц-фактор частицы. Теоретическое описание этих эффектов и сравнение с первыми экспериментальными результатами для тонких кристаллов алмаза, кремния и германия достаточно подробно описаны в монографиях и обзорах [3-10 .

Высокая интенсивность излучения при каналировании в области энергии фотонов Шт ~ <Лс$ЛЧАА? где соо ~ 10А эВ, и возможность плавного изменения энергии фотонов пучка ПРИ путём изменения угла наблюдения или ориентации кристалла делают их весьма привлекательными для практического использования. Наиболее естественным путём увеличения интенсивности излучения в заданный телесный угол является увеличение толщины мишени. В этом случае наряду с процессами излучения определяющую роль начинает играть динамика движения частиц в кристаллах. В отличие от тонкого кристалла, в кристалле большой толщины нельзя строго разграничить проявление того или иного механизма излучения, а соотношение их вкладов в интегральную интенсивность излучения должно быть определено экспериментально.

Когерентное тормозное излучение (КТИ) релятивистских частиц в монокристаллах с момента своего экснериментального обнаружения 11,12] стало предметом интенсивного экспериментального и теоретического изучения (см. [1,2] и цитируемую там литературу). Такое пристальное внимание к КТИ обусловлено возможностью получения интенсивных квазимонохроматических фотонных пучков, обладающих высокой степенью линейной поляризации. В течение короткого времени на всех электронных ускорителях средних энергий были получены поляризованные пучки для исследования фото ядерных и фотомезонных процессов. Широкое применение именно этого механизма генерации поляризованного 7-излучения обусловлено тем, что другие методы получения поляризованных фотонных пучков с энергией 50 - 1000 МэВ: внеосевая коллимация тормозного пучка от аморфной мишени и обратное комптоновское рассеяние поляризованных лазерных фотонов обладают рядом существенных недостатков. В первом случае к ним относится низкая степень поляризации, а во втором - низкий выход поляризованных фотонов в расчете на один электрон 7

Известно [1,2], что сечение тормозного излучения в кристаллах может быть представлено в виде суммы двух слагаемых: интерференционной dŒcoh И аморфной daine частей : dffcry = ducoh + duinc- {Bl)

Здесь ducoh- часть сечения излучения, зависящая от ориентации кристалла относительно направления падающего электронного пучка; duinc -часть сечения, не зависящая от ориентации и представляющая собой сумму сечений на независимых центрах и поправку к нему, учитывающую периодическое расположение атомов кристалла. В зависимости от температуры и параметров кристалла daine на 15-20% меньше, чем сечение излучения в мишени с неупорядоченным расположением атомов.

Согласно теории КТИ [1,2] яркий максимум в спектре излучения релятивистских частиц с энергией EQ возникает при выполнении условия:

J>> 91 = 91 cos 0 -Ь sin 6(л2 cos o¿-{- sin a), (52) где 8 = х/{2Ео(1 — х)) - минимальное значение продольной компоненты переданного импульса; х = ÜJ/EQ - относительная энергия фотона; g - вектор обратной решетки кристалла; 0 и а - углы ориентации кристалла относительно направления движения частицы (см. рис. 1.1). Используется система единиц h = гпе = с = 1. Монохроматичность получаемого излучения определяется углом коллимации излучения и угловым распределением частиц, обусловленным первоначальной расходимостью пучка электронов в ускорителе и их многократным рассеянием в кристалле. Зависимость сечения излучения от характеристик кристалла, энергии электронов и угла коллимации будет подробно рассмотрена в разделе 1.1

Теория КТИ [1,2] хорошо описывает экспериментальные спектры интенсивности коллимированного излучения в случае малых толщин монокристаллической мишени или для произвольной толщины мишени, но без коллимации излучения. В случае коллимации излучения и расходящегося электронного пучка непосредственное использование выражений, приведённых в [1,2], не дает адекватного описания, поскольку не учитывает уменьшения вклада в измеряемый спектр излучения частиц, рассеянных в мишени на угол, больше характерного угла излучения ~ Азимутальная асимметрия КТИ [13,14] также должна быть включена в описание.

Внимание, уделяемое согласию рассчитанных спектров КТИ с экспериментальными результатами, объясняется тем, что измерение второго важного параметра пучка КТИ - степени линейной поляризации сопряжено с большими экспериментальными трудностями (см., например [7]). Ошибка поляризационных измерений также достаточно велика. Поэтому наиболее предпочтительно получать значение степени линейной поляризации пучка КТИ из расчета, что может быть обосновано только в случае хорошего согласия экспериментальных и расчётных спектров.

Большинство экспериментальных исследований по генерации и применению КТИ проведено для кристаллов алмазов и кремния в случаях, когда приближение тонкого кристалла (т. е. средний квадрат угла многократного рассеяния частиц в мишени значительно меньше "естественного" угла излучения или угла коллимации) не соответствует экспериментальной ситуации (см., например, [12]). Типичное значение толщин кристаллов составляло от нескольких десятков микрон [15] до нескольких мм [16]. Кристаллы большей толщины не использовались, поскольку существовало предубеждение, что в этом случае влияние многократного рассеяния приведёт к размыванию пика в спектре и резкому уменьшению степени линейной поляризации.

Ясно, что использование толстых кристаллов для генерации 7-нучка необходимой интенсивности сопряжено с достаточно громоздкой проблемой последовательного расчета поляризации 7-пучка. Одним из вариантов обхода этой проблемы, явилось предложение [17] оценивать степень линейной поляризации в максимуме спектра интенсивности по отношению значения интенсивности в максимуме спектра к интенсивности некогерентной подложки. Значение степени поляризации в пике интенсивности, т.е. в одной точке по энергетической шкале, не всегда достаточно для корректной трактовки результатов измерений на поляризованном 7пучке. Поэтому были развиты феноменологические методы оценки энергетической зависимости степени поляризации пучка КТИ, основанные на использовании экспериментальной информации о спектре интенсивности во всем диапазоне энергий, (ЛА„ср < о» < Е'о {(л'пор - пороговая энергия регистрирующей аппаратуры, Ео - энергия начальных электронов), учитыва-ЮЕДие многократное рассеяние частиц в кристалле и остальные экспериментальные факторы (расходимость первичного пучка, эффективность измерительной аппаратуры и так далее, см., например, [16,18]).

Применимость таких методов определения степени линейной поляризации в какой-то мере обоснована тем, что сечение излучения фотонов, поляризованных перпендикулярно и параллельно кристаллографической плоскости, выбранной в качестве плоскости отсчёта, при осевой коллимации одинаковым образом зависит от вышеупомянутых экспериментальных факторов. Однако необходимость использования "подгоночных" параметров, а также влияние таких факторов, как возможный вклад азимутальной асимметрии излучения, различная методика расчета когерентной и некогерентной компонент излучения, использование эффективного угла коллимации для учёта вклада некогерентной компоненты излучения и так далее не даёт гарантий достоверности получаемого таким образом спектрального распределения степени линейной поляризации излучения.

Основные выражения теории КТИ получены в нервом борновском приближении [19] или в эквивалентном ему подходах [20,2]. Ещё в работе [20] по теоретическому исследованию интерференционных явлений в кристаллах ставился вопрос о границах применимости теории возмущений для расчёта КТИ. Согласно [2] теория возмущений при излучении в кристаллах с большим г будет справедлива при выполнении условия:

2-а-/с/а<1, (Б.З) где а - постоянная тонкой структуры, /с = 1/6 - длина когерентности, а - параметр решётки, С увеличением длины когерентности, то есть с уменьшением относительной энергии фотона х = со/Ео, это неравенство перестаёт выполняться. Следовательно, расчётная форма спектра, полученная в этом приближении, не будет совпадать с экспериментальной. Там же отмечалось, что в связи с особенностями кулоновского взаимодействия, формулы интерференционного излучения могут остаться справедливыми и в более широкой области,

В работе [21] отмечалось, что интенсивность излучения быстрых заряженных частиц в кристаллах будет определяться формулами, полученными в борновском приближении, и при нарушении формального условия (В.З). В [22] показано, что при условии и <А Еов случае, если потенциальная энергия взаимодействия электрона с атомами кристалла может рассматриваться как малое возмущение, то спектральная плотность, даваемая классической теорией, будет совпадать со спектральной плотностью излучения, вычисленной в квантовой электродинамике в борновском приближении, и при условии обратном (В.З). Малость потенциальной энергии означает, что траектория частицы близка к прямолинейной, то есть угол рассеяния частицы в пределах длины когерентности должен быть достаточно мал.

Отличие траектории частицы от прямолинейной, связанное с эффектом каналирования, нарушает основное приближение, на котором основана теории КТИ, поэтому вопрос о применимости теории для углов ориентации кристалла, близких к режиму плоскостного каналирования должен решаться экспериментально. Для этой цели экспериментальные результаты должны сравниваться с расчётами, не включающими свободные параметры и учитывающими конкретные экспериментальные условия. Разграничение механизмов излучения особенно важно при использовании поляризованных фотонных пучков, сформированных методом КТИ, для исследования процессов, инициированных 7-квантами, поскольку степень поляризации пучка КТИ, как уже отмечалось выше, определяется, как правило, из расчёта.

Для электронов с энергией ~ 1 ГэВ основной вклад в спектр КТИ дают узлы обратной решетки с =0. Вклад узлов с > 27г/а приходится на самый конец спектра [LÜ ~ £Ло) и является пренебрежимо малым. В работе [23] было отмечено, что излучение, связанное с вкладом узлов обратной решетки z д\ может быть достаточно интенсивным при уменьшении энергии электронов и угла между направлением движения электрона и кристаллографической осью. В отличие от хорошо изученного излучения с = О, авторы цитируемой работы назвали это излучение когерентным тормозным излучением типа Б (КТИ Б). В работе [24] было предложено использовать КТИ Б для генерации монохроматических фотонных пучков с энергией близкой к энергии ускоренных электронов. Согласно [24] монохроматичность КТИ Б может достигать 1%-2%. Действительно, из (В.2) видно, что для малых углов разориента-ции кристаллографической оси (sin 9 <С1) излучение, связанное с одним и тем же значение д\ ( плоскость обратной решетки ), будет иметь одну и ту же энергию фотонов. Монохроматичность излучения определяется только углом коллимации и слабо зависит от углового распределения электронов.

Экспериментальных исследований КТИ для таких ориентации кристаллов и энергий электронов и фотонов до настоящего времени не проводилось. Возможность получения монохроматических поляризованных пучков с w ~ 50-150 МэВ на ускорителях средних энергий [Елл ~ 150-200

МэВ) представляется весьма привлекательной, поскольку позволяет проводить исследования фотоядерных процессов на относительно дешёвых в эксплуатации ускорителях средних энергий.

Согласно теории [1,2] интенсивность и монохроматичность КТИ Б будут максимальными, если электрон движется вдоль оси кристалла. С другой стороны, известно [5,6,8,10], что при движении частиц вдоль оси кристалла они с большой вероятностью могут быть захвачены в режим осевого каналирования. Как эффект каналирования влияет на характеристики КТИ Б до проведения исследований, представленных в диссертации, известно не было. В частности, в работе [25] указывалось, что появление дополнительных полос когерентного тормозного излучения в жёсткой области частот, эквивалентных рассматриваемому нами КТИ Б, возможно только если электрон движется по цепочке в режиме кана-лирования.

Влияние эффекта плоскостного каналирования на КТИ А для позитронов средних энергий, приводящее к появлению дополнительных пиков в спектре КТИ с энергией со = сокти ± Шпл1 где энергия излучения при плоскостном каналировании, было обнаружено в [26] методом численного моделирования. Для электронов низких энергий расщепление пика КТИ А из-за влияние эффекта плоскостного каналирования, было зарегистрировано в эксперименте [27]. Систематического экспериментального исследования особенностей КТИ Б не проводилось. Можно отметить работы [28,29]. В [28] было показано, что для электронов с энергией 40 кэВ -120 кэВ, падающих вдоль осей кристаллов окиси магния (М§0) и кремния, наблюдаются пики, соответствующие КТИ Б. Из-за допплеровского уширения спектров увидеть влияние эффекта каналирования на КТИ Б не удалось. КТИ электронов с энергией 100 кэВ, исследованное в работе 29), было обусловлено вкладом точек обратной решетки с дх А0. Однако из-за допплеровского уширения, многократного рассеяния электронов и недостаточного разрешения спектрометрической аппаратуры изменение формы спектра КТИ в зависимости от выполнения условий каналиро-вания обнаружено не было. Тем более, что само явление каналирования заряженных частиц в кристаллах было обнаружено позднее [30 .

Известно [7], что когерентное рождение электронно-позитронных пар (КРП) возможно не только в обычных трёхмерных кристаллах, но и в кристаллах с одномерной обратной решёткой, в частности в пиролити-ческом графите. Причём одномерность структуры делает этот кристалл очень удобным для получения поляризованных фотонных пучков методом селективного поглощения и анализа линейной поляризации 7-излучения. Такие кристаллы уже использовались для создания линейно поляризованного пучка фотонов с энергией и= 16 ГэВ методом селективного поглощения [87] и измерения линейной поляризации излучения [88]. Эти работы не получили дальнейшего продолжения, поскольку ориентацион-ная зависимость степени линейной поляризации излучения, полученного селективным поглощением высокоэнергетичных фотонов в толстом кристалле пиролитического графита, измеренная с помощью когерентного фоторождения мезонов [87], существенно отличалась от рассчитанной по теории [1,2]. В области энергий электронов и фотонов EQ ~ 1ГэВ прямого сравнения результатов эксперимента с теорией до сих пор не проводилось. Весьма интересна, также, экспериментальная проверка возможности проявления в такой структуре когерентных эффектов типа Б.

В середине восьмидесятых годов в ряде теоретических работ [5,95 предсказывалось, что использование в качестве радиаторов излучения при каналировании монокристаллов тяжёлых элементов может существенно увеличить интенсивность излучения. Позднее появилось предложение использовать эти монокристаллы для генерации интенсивных позитронных пучков [121]. Известно, что для электронов с энергией порядка единиц ГэВ длина деканалирования - характерное расстояние, на котором частица, попавшая в режим каналирования при влете в кристалл, может находиться в связанном состоянии в потенциале оси кристалла, не превышает нескольких десятков микрон. С другой стороны, экспериментальные измерения и теоретические исследования (см. например [81,111]) показали что использование кристаллов с толщиной много большей, чем М обеспечивает большую интенсивность излучения для осевой ориентации кристаллов.

Одним из наиболее интересных предложений по использованию эффекта излучения при каналировании явилось предложение о генерации с его помощью интенсивных позитронных пучков [119,120]. Одной из важных проблем, возникших при разработке высоко интенсивных электрон-позитронных коллайдеров нового поколения, является создание эффективного нозитронного источника. Такой источник особенно необходим для линейных коллайдеров, так как для получения максимальной эффективности коллайдера интенсивность пучка позитронов должна быть близка к интенсивности пучка электронов.

Позитроны для электрон-позитронных коллайдеров в настоящее время генерируются через электромагнитные ливни, создаваемые пучком высокоэнергетичных электронов в мишени из тугоплавких тяжелых элементов (тантал, вольфрам, рений). Энергия электронного пучка в таких толстых мишенях в конечном счёте почти полностью переходит в тепло, что накладывает серьёзные ограничения на увеличение выхода позитронов [118]. Если интенсивность превышает определенный предел, мишень может разрушиться из-за сильной тепловой нагрузки. Достигнутая к настоящему времени эффективность преобразования - отношение числа захваченных в ускорение позитронов к числу падающих на мишень электронов, не удовлетворяет требованиям проектируемых линейных коллайдеров.

В работах [119,120] для увеличения выхода позитронов было предложено использовать эффект излучения при каналировании электронов в кристаллах. Известно, что излучение при каналировании в низкоэнергетической части спектра гораздо интенсивнее чем тормозное излучение 5,6,8,10]. Рождение пар фотонами излучения при каналировании увеличивает число низкоэнергетичных позитронов, что непосредственно увеличивает ток позитронного пучка, так как в ускорение могут захватываться только частицы с малым значением импульса. Интенсивность излучения при каналировании и, следовательно, выход позитронов резко возрастает с увеличением энергии начальных электронов [121], поэтому кристаллическая мишень в качестве источника позитронов для линейного коллайдера представляется весьма многообещающей.

В первых работах речь шла об использовании излучения при кана-лировании электронов с Е'о ~1-3 ГэВ в кристаллах кремния и германия. Характеристики источника позитронов на основе конвертора из ориентированного кристалла вольфрама подробно анализировалось в [121] с использованием численного моделирования. Авторы цитируемой работы показали несомненное преимущество кристалла вольфрама над аморфным конвертором в диапазоне энергий начальных электронов 2-20 ГэВ. С другой стороны, авторы работы [123] отмечают потенциальные преимущества кристаллов с малым Z ( в частности, кремния ) для энергий электронов £А0 > 20 ГэВ.

В расчетах, проведенных в [121], предполагалось, что основной вклад в выход фотонов в кристаллах и, соответственно, в генерацию позитронов вносит излучение при каналировании. Для углов движения частицы относительно оси кристалла -0/ > 4Ас, где фс - критический угол осевого каналирования, предполагалось, что спектр излучения совпадает со спектром тормозного излучения в аморфной мишени, тогда как измерения угловых распределений излучения из кристалла вольфрама на Томском синхротроне ( см. раздел 3.2) показали, что превышение в выходе числа фотонов из ориентированного кристалла по сравнению с разориен-тированным наблюдается вплоть до угла 10 мрад (~ Афс)- О важности вклада излучения частиц, движущихся под углами к оси большими фс свидетельствует и более поздняя работа этой же группы авторов [148 .

До проведения исследований, представленных в диссертации, экспериментальные данные по генерации низкоэнергетичных позитронов [Ее+ ~ 10 МэВ) при взаимодействии релятивистских электронов с ориентированными кристаллами практически отсутствовали. Можно отметить только [124,148]. В эксперименте [124] было показано, что при падении пучка электронов с Ео = 700 МэВ вдоль оси <111> кристалла вольфрама толщиной 1.74 мм выход позитронов с импульсом Р = 40 МэВ/с вырос примерно на 40% по сравнению с разориентированным кристаллом. Ширина полученной ориентапионной зависимости была существенно больше критического угла осевого каналировния. В экспериментальной работе 148] проведены измерения ориентационных зависимостей выхода полной энергии и числа фотонов из монокристалла вольфрама с ориентацией <111> и толщиной 1 мм для энергии электронов £Л0=2 ГэВ и угла коллимации 1Л0=1 мрад. Увеличение выхода измеряемых величин для осевой ориентации но сравнению с разориентированным кристаллом (~ 2 для выхода фотонов и ~ 1.8 для полной энергии излучения ) оказалось несколько меньше, чем это следовало из результатов компьютерного моделирования, проведенного в цитируемой работе. Большая ширина ориен-тационной зависимости (~5-6 мрад) по сравнению с углом коллимации и критическим углом осевого каналирования (~ 1 мрад ) указывает на то, что вклад излучения надбарьерных частиц, движущихся в кристалле под углами больше фсч превышает интенсивность тормозного излучения в разориентированном кристалле [148]. Экспериментальное решение вопроса какой кристалл является наиболее оптимальным, и какой процесс будет вносить основной вклад в генерацию позитронов в кристаллах с толщиной порядка нескольких радиационных длин в настоящее время является очень актуальным.

Параметрическое рентгеновское излучение (ПРИ), возникающее при прохождении быстрых заряженных частиц через кристаллы, активно изучается в настоящее время (см., например, [9,159,160] и цитируемую там литературу). Такие свойства ПРИ как монохроматичность, большой угол испускания относительно направления пучка частиц, узкая направленность, наличие жёсткой зависимости между углом ориентации кристалла, углом эмиссии излучения и его частотой делают его весьма привлекательным для создания рентгеновского источника с плавно перестраиваемой энергией. Такие источники могут найти широкое применение в медицине, электронной нромышленности, биологии и ряде других областей.

В первом приближении ПРИ может рассматриваться как когерентное рассеяние собственного электромагнитного поля частицы на электронных оболочках периодически расположенных атомов мишени [161,162 . 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 нлоскостях кристалла пренебрежимо мало. Если вероятность этого процесса не является малой, то необходимо использовать динамическую теорию.

С другой стороны ПРИ можно описать как частный случай Черепковского излучения ( см., например, [4,9,163] и цитируемую там литературу). Согласно этому подходу вблизи выполнения условий дифракции рентгеновских лучей с энергией и в кристалле для по крайней мере одного из нескольких показателей преломления характеризующих кристалл в этих условиях, в зависимости от числа возбуждаемых при дифракции волн, становится возможным выполнение неравенства Пг{ш) > 1, и как следствие - выполнение условия Вавилова-Черепкова [9]. В рамках этого подхода показано, что наряду с уже исследованным в настоящее время излучением под Брэгговскими углами, в совершенных кристаллах возможно испускание монохроматического излучения с такой же частотой под углом порядка к направлению скорости частицы. Экспериментального исследования этой комноненты ПРИ (так называемое ПРИ вперёд) с требуемым энергетическим разрешением [Аш/и <1%) не проводилось. Исследование этой компоненты ПРИ очень актуально, поскольку доказательство его существования ответит на вопрос о физической природе ПРИ. Если это излучение окажется достаточно интенсивным по сравнению с переходным и тормозным излучением, то оно может быть использовано для анализа структуры твёрдых тел.

В последние годы развит микроскопический подход к описанию ПРИ 164,165]. В соответствии с этим подходом ПРИ является результатом конструктивной интерференции поляризационного тормозного излучения быстрых заряженных частиц в кристаллах. Поляризационное тормозное излучение испускается в результате динамической деформации (поляризации) электронных оболочек атомов мишени электрическим полем движущейся частицы, см. [167,166]. Согласно этому подходу, вклад динамических эффектов в полную интенсивность ПРИ не превышает 10% [168].

После экспериментального обнаружения ПРИ [169] к началу 90-тых годов были проведены исследования зависимости спектрально-углового распределения ПРИ от энергии электронов в диапазоне от нескольких МэВ до единиц ГэВ и углов наблюдения вд > 1°. Проведённые исследования подтвердили основные положения кинематической теории ПРИ о спектральном составе и угловом распределении излучения. Более подробная историческая информация приведена в обзорах [9,159,160,193]. В настоящее время принято считать, что для кристаллов с малой моза-ичностью и углов наблюдения меньше 180° теория ПРИ в кинематическом приближении описывает экспериментальные результаты с погрешностью не хуже 10-15% [174 .

Влияние мозаичности кристаллов на спектральные характеристики

ПРИ обсуждалось в работе [178], где отмечалось, что мозаичность кристалла практически не влияет на интенсивность ПРИ. Позднее в [179 было показано, что мозаичность кристалла действительно не влияет на интенсивность собственно ПРИ, но для энергий фотонов и < усор, где сОр - плазменная частота среды, наличие мозаичности должно привести к дополнительному вкладу в наблюдаемый экспериментальный спектр дифрагированного переходного излучения, рождённого на передней грани кристалла. То есть выход ПРИ для мозаичных кристаллов должен быть больше, чем для кристаллов с малой мозаичностью.

Результаты экспериментов [175,176] по исследованию ПРИ в кристаллах мозаичного пиролитического графита не описывались кинематической теорией. Наблюдалось большое различие в экспериментальном и расчётном соотношениях интенсивностей разных порядков отражения

175]. Измеренная интенсивность первого порядка ПРИ была почти в два

176] ив четыре [175] раза меньше расчётной. Для старших порядков отражения измеренный выход ПРИ более чем в сто раз превышал расчётные значения [175]. Этот результат оказался весьма странным, так как кристаллы пиролитического графита, обладающие очень высокой отражающей способностью, широко используются в экспериментальной технике в качестве материала для создания монохроматоров нейтронов и рентгеновского излучения. Известно (см., например, [90]), что отражающая способность рентгеновского излучения этим кристаллом хорошо описывается теорией дифракции рентгеновского излучения в мозаичных кристаллах [177]. Поэтому ожидалось, что характеристики ПРИ в этом кристалле будут описываться кинематической теорией, а интенсивность излучения превышать выход ПРИ для совершенных кристаллов.

После опубликования работы [175] высказывалось мнение, что полученные результаты могут быть связаны с дифракцией реальных фотонов. Возможность вклада дифракции реальных фотонов в спектр ПРИ в совершенных кристаллов так же обсуждалась в ряде работ для объяснения различий между предсказаниями теории и результатами эксперимента. Расчётов, учитывающих этот эффект, проведено не было.

Для учёта вклада этого эффекта необходимо знать форму спектра реальных фотонов внутри кристалла. Известно, что с увеличением энергии частиц масштабный параметр, характеризующий процесс электромагнитного излучения - длина формирования или когерентная длина (/I = 7АЛ) для фотона, излучаемого в направлении прямо-вперед [2], становится макроскопической величиной и спектрально-угловое распределение излучения в плотной среде существенно модифицируется. Происходит нодавление тормозного излучения из-за эффектов поляризации среды [2] и Ландау-Померанчука-Мигдала (ЛПМ-эффект) [196], экспериментально зарегистрированные несколько лет назад для энергии электронов 8 и 20 ГэВ [195,205]. Для энергии электронов < 1 ГэВ проявление этих эффектов следует ожидать в рентгеновском диапазоне энергий фотонов, то есть в той же спектральной области, что и ПРИ.

Влияние этих эффектов на спектр излучения каналированных электронов экспериментально не исследовалось. Можно только предполагать, что влияние поляризации среды будет примерно таким же как и для тормозного излучения (см., например, монографию Базылева и Жеваго). При движении электронов под углами порядка нескольких критических углов осевого каналирования к оси кристалла можно ожидать подавления когерентного излучения из-за резкого изменения направления скорости частиц [208] В этой области энергий возможно исследование влияния эффектов среды на спектрально-угловое распределение излучения. Подобные исследования, как впрочем и исследование спектра излучения ка-налированных электронов в области энергий фотонов на много меньшей, чем характерная энергия излучения при каналировании, еще не проводились, что бесспорно говорит об их актуальности.

Целью диссертационной работы является исследование трёх взаимосвязанных проблем, связанных с использованием излучения релятивистских электронов в ориентированных кристаллах в научных и прикладных целях:

1) Экспериментальное исследование когерентного тормозного излучения в монокристаллах большой толщины в переходной области от КТИ к излучению при плоскостном каналировании, создание на Томском синхротроне поляризованного фотонного пучка высокой интенсивности для проведения фотоядерных исследований. Исследование когерентного тормозного излучения типа Б релятивистских электронов в обычных и "одномерных" кристаллах, включая влияние эффекта каналирования на КТИ.

2) Исследование излучения при каналировании и генерации позитронов пучком релятивистских электронов в ориентированных кристаллах тяжёлых элементов.

3) Исследование параметрического рентгеновского излучения релятивистских электронов в мозаичных кристаллах. Экспериментальное исследование рентгеновской компоненты излучения релятивистских электронов в среде.

Основные результаты проведённых исследований сформулированы в виде следующих положений, выносимых на защиту:

1) Разработка методики расчёта спектрально-поляризационных характеристик пучков КТИ в монокристаллах, учитывающей изменение углового распределения электронов внутри кристалла, угловое распределение и коллимацию излучения. Экспериментальная проверка её адекватности и границ применимости для монокристаллов большой толщины и различного зарядового состава, получение эксплуатационного пучка КТИ с хорошо определёнными поляризационными параметрами для проведения исследований по энергетической зависимости асимметрии реакции фоторасщепления дейтрона.

2) Экспериментальное исследование КТИ типа Б релятивистских электронов в обычных и " одномерных" кристаллах, включая влияние эффекта каналирования на спектральные характеристики КТИ.

3) Исследование особенностей излучения при осевом каналировании электронов в монокристаллах тяжёлых элементов.

4) Исследование спектрально-углового распределения позитронов, генерируемых при взаимодействии релятивистских электронов с ориентированными кристаллами. Разработка методики расчёта выхода позитронов из однородных и составных мишеней на основе модели, предполагающей, что основной вклад в выход позитронов дают фотоны когерентного тормозного излучения,

5) Экспериментальное исследование параметрического рентгеновского излучения электронов в мозаичных кристаллах пиролитического графита, оценка вклада дифракции реальных фотонов в наблюдаемые характеристики ПРИ, Разработка методики расчёта характеристик излучения, включающей дифракцию реальных фотонов тормозного, переходного излучения и фотонов ПРИ и учитывающей двумерное распределение моза-ичности кристалла, влияние эффекта поляризации среды на тормозное излучение и другие экспериментальные факторы,

6) Экспериментальное исследование спектрального состава рентгеновской компоненты 7-излучения релятивистских электронов в области энергий фотонов ио ~ 70;Л в кристалле кремния с помощью кристалл-дифракционных спектрометров на основе кристаллов мозаичного пиролитического графита. Верхняя оценка интенсивности ПРИ вперёд в этом диапазоне энергий фотонов.

Основные результы работы докладывались и обсуждались на ХП1-XXXI Совещаниях по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами ( Москва, 1983-2001); на 1П и IV Всесюзных конференциях по излучению релятивистских частиц в кристалах ( Нальчик, 1988, 1990); I-V Международных симпозиумах "Излучение релятивистских электронов в периодических стуктурах" (Томск, 1993, 1995, 1997, Иркутск, 1999, Барнаул, 2001); на Всесоюзном семинаре по электромагнитным взаимодействиям адронов в резонансной области энергий (Харьков, 1985, 1987, 1989); на симпозиуме "Поляризационное тормозное излучение релятивистских частиц в конденсированных средах" ( Белгород, 2000); на Международном Совещании "Channeling and Other Coherent Crystal Effects at Relativistic Energy" (Aarhus, Denmark, 1995); на Международном совещании "New kinds of positron sources for linear colliders" (Стэнфорд, США, 1987), на Международном совещании "Electron Photon Interaction in Dense Media" ( Ереван, 2001), на семинарах НИИЯФ при ТПУ и НИ-ИЯФ МГУ и опубликованы в работах [35-47,100-105,128-132,183-188 .

Диссертация состоит из шести глав и заключения.

Первая глава посвящена разработке методики расчёта характеристик пучков КТИ, получению поляризованных фотонных пучков с максимальной интенсивностью и известным значением степени линейной поляризации, исследованию их характеристик и использованию для проведения измерений спектральной зависимости асимметрии реакции фоторасщепления дейтрона на Томском синхротроне. Развитая методика расчёта используется для сравнения с результатами измерений в следующих главах диссертации.

В разделе 1.1 приведены основные выражения теории КТИ, описывающие спектрально-угловое распределение излучения быстрых электронов в кристаллах, и описана разработанная автором методика расчета спектрально-поляризационных характеристик коллимированных пучков КТИ в монокристаллах большой толщины, учитывающая изменение углового распределения электронов внутри кристалла, угловое распределение обеих компонент излучения и не включающая свободных параметров. Проведён анализ вклада азимутальной асимметрии когерентной компоненты излучения в наблюдаемые характеристики излучения. Проанализировано влияние толщины мишени и многократного рассеяния электронов на спектрально-поляризационные характеристики излучения. Показано, что в условиях жёсткой коллимации излучения увеличение толщины кристалла до ~0.1 рад. длины не приводит к значимому ухудшению спектрально-поляризационных характеристик пучка КТИ.

В разделе 1.2 приведены основные характеристики Томского синхротрона, описаны экспериментальная аппаратура, методика ориентации кристаллов и измерения спектров жёсткого 7-излучения (со > 2 МэВ) с помощью магнитных спектрометров.

В разделе 1.3 приведены результаты исследований зависимости спектров КТИ от условий эксперимента: толщины, температуры и заряда атомов кристалла. Экспериментально показано, что приведённая интенсивность поляризованного пучка - JPA, где J ж Р соответственно интенсивность и поляризация фотонного пучка, возрастает с увеличением толщины кристалла алмаза от 0.5 мм до 10 мм примерно в полтора раза. То есть увеличение толщины мишени способствует сокращению времени проведения поляризационных экспериментов. Показано, что зависимость спектров КТИ от температуры кристалла кремния хорошо описывается теорией. Экспериментально показано, что теория КТИ хорошо описывает характеристики излучения для монокристалла вольфрама (2=74) в области нарушения формального условия применимости теории возмущений (ВЗ). в разделе 1.4 приведены результаты по использованию линейно-поляризованного пучка КТИ из монокристалла алмаза толщиной 10 мм для измерения асимметрии реакции фоторасщепления дейтрона в диапазоне энергий фотонов 50 МэВ< ш <130 МэВ. Описана использованная методика получения поляризованных фотонных пучков с идентичными спектрами интенсивности и взаимноперпендикулярными направлениями векторов поляризации. Описана методика измерений и приведены впервые полученные значения асимметрии реакции —пр для угла вылета протона в системе центра масс 9* = 60°.

В разделе 1.5 сформулированы выводы по исследованию когерентного тормозного излучения электронов в монокристаллах большой толщины.

Во второй главе приведены результаты исследований когерентного тормозного излучения типа Б, влиянию эффекта каналирования на КТИ Б и исследованию особенностей когерентных электромагнитных процессов в кристаллах пиролитического графита.

В разделе 2.1 приведены результаты иследования спектров излучения электронов с энергией 150 МэВ - 300 МэВ для осевой ориентации кристалла. Показано, что в этом случае одновременно реализуются два механизма излучения: в области энергий фотонов и <А EQ - излучение при осевом каналировании и в области энергий и EQ - когерентное тормозное излучение типа Б.

В разделе 2.2 приведены результаты исследования зависимости спектра КТИ Б от ориентации кристалла. Показано, что теория КТИ хорошо описывает форму спектра излучения, если частица движется вне оси или плоскости кристалла. При падении частиц вдоль оси или плоскости кристалла наблюдается уширение спектра КТИ Б, обусловленное расщеплением спектральной линии КТИ из-за влияния эффекта каналирования.

В разделе 2.3 анализируется возможность использования КТИ Б в экспериментальной физике для генерации монохроматичных поляризованных фотонных пучков с энергией, близкой к энергии ускоренных электронов. Показано, что несмотря на то, что многократное рассеяние электронов существенно уменьшает превышение над некогерентной подложкой и ухудшает монохроматичность КТИ Б по сравнению с оценками, не учитывающими этот эффект, использование этого механизма излучения расширяет возможности проведения экспериментальных исследований на ускорителях промежуточных энергий (EQ ~ 100 МэВ). В частности, для кристаллографических осей с разряжённой и несимметричной обратной решёткой степень линейной ноляризации получаемого излучения может достигать 15-20%.

В разделе 2.4 приведены результаты исследований когерентных электромагнитных процессов в "одномерном" кристалле мозаичного пироли-тического графита. Показано, что вблизи плоскостной ориентации мозаичных кристаллов пиролитического графита многократное рассеяние электронов резко возрастает, что приводит к подавлению выхода жестких фотонов в коллиматор. Показано, что для падения электронов под малыми углами к плоскостям графита ( процесс типа А) теория КТИ хорошо описывает экспериментальные результаты. При падении электронов (фотонов) перпендикулярно плоскостям ( процесс тина Б) для таких структур интенсивность когерентных процессов (КТИ и когерентного рождения электронно-позитронных пар ) согласно теории должна быть пренебрежимо мала, тогда как в эксперименте уверенно проявились как пик КТИ Б, так и пик в сечении когерентного рождения пар.

В разделе 2.5 сформулированы выводы по исследованию когерентного тормозного излучения типа Б.

В третьей главе изложены результаты исследования излучения при осевом каналировании электронов в монокристаллах вольфрама.

В разделе 3.1 приведены результаты измерения зависимости спектров излучения для осевой ориентации монокристаллов вольфрама от температуры кристалла и энергии электронов. Показано, что в отличие от кристаллов кремния и германия, охлаждение кристалла вольфрама до азотных температур слабо сказывается на спектр излучения. Доказано, что в монокристаллах тяжёлых элементов влияние недипольности на спектр излучения каналированных электронов начинает проявляться с Ео ~300 МэВ.

В разделе 3.2 приведены результаты исследований угловых распределений излучения и яркости радиационных потерь электронов с энергией £А0=900 МэВ в монокристалле толп];иной 1.18 мм («0.34 рад. дл.). Показано, что увеличение яркости радиационных потерь энергии электронов в ориентированном кристалле вольфрама проявляется во всем диапазоне углов наблюдения 9 А фс- Основная часть увеличения интенсивности излучения из ориентированного кристалла вольфрама большой толщины связана не с излучением при осевом каналировании, а обусловлена когерентным тормозным излучением электронов, рассеянных на углы больше критического угла осевого каналирования.

В разделе 3.3 приведены результаты исследования зависимости спектра позитронов, генерируемых в тонком конверторе пучком излучения электронов в кристалле вольфрама от его ориентации. Показано, что использование излучения при осевом каналировании в несколько раз увеличивает выход позитронов по сравнению с излучением из разориенти-рованного кристалла. Превышение выхода позитронов для ориентированного кристалла по сравнению с разориентированным (~ 4) значимо меньше, чем превышение в спектре интенсивности (~ 12).

В разделе 3.4 сформулированы выводы по исследованию излучения при осевом каналировании электронов в монокристаллах вольфрама большой толш;ины.

В четвёртой главе приведены результаты исследования генерации позитронов низких энергий при взаимодействии высокоэнергетичных электронов с ориентированными кристаллами. Измерения выполнены на электронном синхротроне Института Ядерных Исследований Токийского университета (Institute of Nuclear Study) и линейном ускорителе - инжекторе коллайдера КЕК Б ( High Energy Accelerator Research Organization, KEK, Цукуба, Япония).

В разделе 4.1 описана схема эксперимента по измерению спектрально-угловых распределений позитронов, генерируемых пучком электронов с энергией JEO=1-2 ГЭВ В ориентированных кристаллах вольфрама и кремния, методика проведения измерений и результаты эксперимента. Показано, что для осевой <100> ориентации кристаллов вольфрама ( ¿ = 1.18 мм, 0.34 рад. дл.) и кремния (í=35 мм, 0.37 рад. дл. ) по сравнению с разориентированным кристалами выход позитронов вырос примерно в 2.6 и 1.8 раза соответственно для вольфрама и кремния. Ширина ориента-ционных зависимостей выхода позитронов почти на порядок превышала критический угол осевого каналирования для этой энергии электронов, то есть увеличение выхода позитронов для осевой ориентации кристалла обусловлено, в основном, не излучением при осевом каналировании, а другими механизмами излучения.

В разделе 4.2 описана предложенная автором методика расчёта спектрально-угловых распределений позитронов из ориентированных кристаллов, облучаемых пучком релятивистских электронов, предполагающая, что основной вклад в выход позитронов в ориентированных кристаллах дают фотоны когерентного тормозного излучения. Приведены основные приближения, использованные при проведении вычислений. Проведено сравнение экспериментальных данных с результатами расчёта. Показано, что развитая методика хорошо описывает форму ориен-тационной зависимости, превышение в выходе позитронов и другие особенности результатов эксперимента. Доказана возможность ориентации кристалла по выходу характеристического рентгеновского излучения и обратно рассеянного 7-излучения в заднюю полусферу.

В разделе 4.3 исследована зависимость выхода позитронов от экспериментальных условий: толщины, мозаичности и типа кристалла, энергии электронов. Показано, что что использование ориентированных кристаллов приводит к уменьшению оптимальной толпдины мишени для генерации позитронов. Исследована зависимость превышения в выходе позитронов для составной мишени ( кристалл ^ аморфный радиатор) от соотношения её компонент. Показано, что для фиксированной толщины составной мишени с ростом её кристаллической компоненты превышение в выходе позитронов возрастает. То есть в увеличении выхода позитронов для ориентированного кристалла даёт вклад излучение, рождаемое по всей его толщине. Все полученные экспериментальные результаты хорошо описываются развитой в диссертации моделью.

В разделе 4.4 приведены результаты по исследованию прототипа кристаллического источника позитронов на линейном ускорителе - инжекторе коллайдера КЕК Б с заменой обычной аморфной мишени для генерации позитронов на составную - кристалл -Ь аморфный радиатор. Описана установка по генерации позитронов и условия захвата позитронов в режим последующего ускорения. Приведены результаты расчёта выхода позитронов для реальных экспериментальных условий с целью нахождения оптимальной толщины составной мишени. Показано, что форма измеренной ориентационной зависимости числа позитронов, захваченных в режим ускорения, хорошо согласуется с результатами расчёта.

В разделе 4.5 обсуждается достоверность приближений, сделанных при разработке развитой в диссертации методики расчёта, и формулируются результаты проведённых исследований.

В пятой главе приведены результаты исследований параметрического рентгеновского излучения электронов в мозаичных кристаллах пироли-тического графита, направленные на объяснение причины расхождения между результатами эксперимента [175] и предсказаниями кинематической теории ПРИ и поиск кристаллов, способных обеспечить возможность получения большей интенсивности излучения, чем кристаллы, традиционно используемые в экспериментах по генерации ПРИ (алмаз, кремний).

В разделе 5.1 приведено описание экспериментальной аппаратуры и методики измерения спектров рентгеновского и 7-излучения, учитывающей "мёртвое" время измерительной аппаратуры и исключающей вклад собственного шума детектора. Описаны методика обработки спектров и параметры использованных в экспериментах кристаллов графита.

В разделе 5.2 приведены результаты экспериментального сравнения спектров и угловых распределений ПРИ для кристаллов пиролитическо-го графита и естественного алмаза для энергии электронов £Ло=900 МэВ и угла наблюдения 0д = 90°. Показано, что теория ПРИ в кинематическом приближении удовлетворительно описывает спектрально-угловое распределение ПРИ для кристалла алмаза, за исключением центральной части распределения, обусловленной вкладом дифракции переходного излучения, рождённого на передней грани кристалла, и не описывает его для кристалла графита. Ширина углового распределения излучения оказалась значимо меньше предсказываемой согласно теории ПРИ, а интенсивность в несколько раз больше. Сделан вывод о значимости вклада дифракции реальных фотонов в наблюдаемый спектр ПРИ.

В разделе 5.3 приведены результаты прямого экспериментального сравнения спектров дифракции реальных фотонов тормозного излучения и виртуальных фотонов ПРИ в одном и том же кристалле пиро-литического графита для практически идентичных экспериментальных условий. Показано, что с учётом подавления тормозного излучения из-за влияния эффекта поляризации среды теория дифракции рентгеновских лучей в мозаичных кристаллах [177,90] хорошо описывает экспериментальные результаты. Доказано, что вклад дифракции реальных фотонов в измеряемый спектр сопоставим по величине с вкладом ПРИ.

В разделе 5.4 приведено описание методики расчёта вклада дифракции реальных фотонов тормозного и переходного излучения в экспериментально измеряемые спектры ПРИ, разработанной автором на основе теории дифракции рентгеновских лучей в мозаичных кристаллах. Эта же методика использовалась при расчёте эффективности дифрактометра, с помощью которого были проведены измерения, описанные в шестой главе. Предложена приближенная модель учёта влияния эффекта поляризации среды на спектрально-угловое распределение тормозного излучения.

В разделе 5.5 проведено сравнение полученных на Томском синхротроне экспериментальных данных по генерации ПРИ в кристаллах пи-ролитического графита для углов наблюдения вд = 90°, 19° и 4° с результатами расчёта по предлагаемой в диссертации методике. Показано, что с учётом дифракции реальных фотонов, включая Брэгговское перерассеяние фотонов ПРИ, все полученные на Томском синхротроне экспериментальные данные согласуются с результатами расчётов в пределах погрешности абсолютизации и точности воспроизведения экспериментальной геометрии при проведении расчётов.

В разделе 5.6 приведены результаты сравнения экспериментальных данных по генерации ПРИ в кристаллах пиролитического полученных на синхротроне INS [126] и группой Р. Фиорито на линейном ускорителе 175,176] с результатами расчёта по предлагаемой в диссертации методике. Экспериментальные данные экспериментов [126,176] в пределах погрешности абсолютизации согласуются с результатами расчётов, тогда как результаты эксперимента [175] не описываются в рамках развитой модели. Показано, что наиболее вероятной причиной разногласий является регистрация в этом эксперименте фотонов от нескольких электронов как один квант более высокой энергии.

В разделе 5.7 обсуждается влияние толщины кристалла графита на соотногиение вкладов дифракции реальных и виртуальных фотонов в наблюдаемые характеристики излучения. Проведено сравнение совершенных кристаллов алмаза и германия с пиролитическим графитом в качестве источника квазимонохроматического рентгеновского излучения. Проанализировано влияние мозаичности кристалла графита на характеристики излучения и сформулированы выводы но проведённым исследованиям характеристик ПРИ в мозаичных кристаллах.

В шестой главе приведены результаты исследований характеристик рентгеновского излучения релятивистских частиц в кристаллах с помощью кристалл-дифракционного спектрометра.

В разделе 6.1 описаны результаты расчёта эффективности дифрак-тометра на основе кристалла пиролитического графита, схема эксперимента по исследованию спектрального состава излучения с помощью ди-фрактометра и методика проведения измерений.

В разделе 6.2 приведены результаты экспериментального поиска параметрического рентгеновского излучения вдоль скорости частицы в кристалле кремния для энергии фотонов ш ~ уо;л, где Шр - плазменная частота среды. Обсуждаются форма возможного проявления этого эффекта и критерии его обнаружения. Приведена экспериментально полученная верхняя оценка интенсивности искомого излучения. Проведено сравнение экспериментальной и расчётных оценок интенсивности этого излучения.

В разделе 6.3 приведены результаты измерения спектров излучения при осевом <110> каналировании электронов с энергией 500 МэВ в кристалле кремния и тормозного излучения из разориентированного кристалла. Показано, что в области энергий фотонов и > уо;л излучение при осевом каналировании гораздо интенсивнее переходного и тормозного излучения. Показано, что в области энергий фотонов и ~ АуиОр уверенно проявляется подавление как тормозного излучения, так и излучения при осевом надбарьерном каналировании из-за эффектов поляризации среды и Ландау-Померанчука-Мигдала. Измеренная спектральная зависимость подавления тормозного излучения отличается, от подавления полной интенсивности излучения, зарегистрированного в экспериментах [195,205 .

В разделе 6.4 сформулированы выводы но результатам исследований мягкой компоненты излучения релятивистских частиц в кристаллах.

В заключении сформулированы основные выводы по диссертационной работе.

КОГЕРЕНТНОЕ ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В МОНОКРИСТАЛЛАХ БОЛЬШОЙ ТОЛЩИНЫ

Когерентное тормозное излучение (КТИ) релятивистских частиц в монокристаллах с момента своего экспериментального обнаружения стало предметом интенсивного экспериментального и теоретического изучения (см. [1,2] и цитируемую там литературу). Такое пристальное внимание к КТИ обусловлено возможностью получения интенсивных квазимонохроматических фотонных пучков, обладающих высокой степенью линейной поляризации.

Для проведения исследований по асимметрии реакции фоторасщепления дейтрона на Томском синхротроне возникла необходимость получения интенсивных поляризованных фотонных пучков в области энергий фотонов и < 150 МэВ. Согласно [7] относительная погрещность измерения асимметрии пропорциональна приведённой интенсивности поляризованного пучка - 1РА, где 3 ж Р соответственно интенсивность и поляризация фотонного пучка. Наиболее естественным путем сокращения времени проведения измерений было увеличение толщины монокристаллической мищени и использование максимальной энергии электронов. До этого все исследования проводились для толщин кристаллов меньше 2 мм ( ~ 0.02 рад. дл.) и для больших относительных энергий фотонов х = со/Ео ~0.2—0.3.

Настоящая глава посвящена получению поляризованных фотонных пучков с известным значением степени линейной поляризации, исследованию их характеристик и использованию для проведения фотоядерных исследований. Материалы, положенные в основу главы, приведены в работах [35-41 .

Заключение диссертации по теме «Физика атомного ядра и элементарных частиц», Внуков, Игорь Евгеньевич

Основные результаты работы могут быть сформулированы следующим образом:

1. Экспериментально показано, что теория КТИ хорошо описывает зависимость характеристик излучения релятивистских электронов в монокристаллах алмаза, кремния и вольфрама от толщины и температуры кристаллов для углов разориентации плоскости кристалла а > Ьфр1, где фр1 - критический угол плоскостного каналирования.

2. Получен поляризованный 7-пучок с хорошо определёнными поляризационными параметрами, на котором впервые проведено измерение асимметрии реакции фоторасщепления дейтрона для угла вылета протона 0*р = 60°.

3. Впервые наблюдалось когерентное тормозное излучение типа Б релятивистских электронов. Показано, что форма спектра для разных энергий электронов и ориентации кристаллов описывается теорией КТИ, если направление пучка электронов не совпадает с осью или плоскостью кристалла. При выполнении условий каналирования наблюдается значительное расхождение с теорией КТИ и уширение спектра излучения, связанное с "расщеплением" спектральной линии из-за влияния усреднённого потенциала оси или плоскости кристалла.

4. Существующая теория КТИ и когерентного рождения пар, которая хорошо согласуется с экспериментами, проводившимися с обычными трехмерными кристаллами, в случае "одномерного" кристалла пироли-тического графита и процессов типа Б не дает адекватного описания и нуждается в определённой модификации.

5. Для монокристаллов тяжёлых элементов влияние недипольности на спектр излучения каналированных электронов начинает проявляться с £"0 ~ 300 МэВ. Большая часть радиационных потерь электронов для осевой ориентации кристаллов большой толщины обусловлена механизмом когерентного тормозного излучения электронов, рассеянных в кристалле на углы больше фс

6. Впервые проведено экспериментальное исследование спектрально-углового распределения пучка позитронов, генерируемого при прохождении релятивистских электронов через ориентированные кристаллические и составные мишени (кристалл-!- аморфная мишень).

7. Сравнение полученных экспериментальных данных с результатами расчёта по развитой в диссертации методике, предполагающей, что основной вклад в выход позитронов дают фотоны когерентного тормозного излучения, показало хорошее согласие результатов расчёта и эспе-римента. Теория КТИ может быть использована для оценки выхода позитронов, генерируемых релятивистскими электронами с энергией 0.5 ГэВ - 3 ГэВ в кристаллах большой толщины.

8. Экспериментально показано, что дифракция реальных фотонов тормозного и переходного излучения вносит основной вклад в измеряемый спектр ПРИ электронов в мозаичных кристаллах с толщиной 1 >0.01 рад. длины. При учёте дифракции реальных фотонов, включая дифракцию рождённых внутри кристалла фотонов ПРИ, кинематическая теория ПРИ хорошо описывает экспериментальные результаты.

9. Доказано, что мозаичные кристаллы пиролитического графита за счёт большого межплоскостного расстояния и вклада дифракции реальных фотонов являются наиболее оптимальными радиаторами для генерации интенсивного монохроматического излучения с энергией и > 70;Л.

10. Для энергии фотонов о; ~ 7 • 0;Л в диапазоне Аа;/а; « 1% и углового захвата АО =0.19 • 10"Л ср вклад ПРИ под малыми углами к направлению движения электронов в кристалле кремния не превышает 2% от суммарной интенсивности переходного и тормозного излучения. Полученная оценка почти на порядок меньше, чем это следует из гипотезы о примерно одинаковой интенсивности и форме спектров ПРИ, испущенного под Брэгговскими углами и под углами порядка 7"л к направлению движения релятивистских электронов в совершенных кристаллах.

И. Предложена и реализована перспективная методика прецизионного измерения спектра мягкой компоненты излучения релятивистских электронов с помощью кристалл-дифракционного спектрометра на основе кристалла пиролитического графита. Впервые экспериментально показано, что для энергий фотонов о; > 70;Л излучение при осевом каналирова-нии почти на порядок интенсивнее переходного и тормозного излучения.

12. Показано, что для энергии электронов ~ 1 ГэВ уверенно проявляется подавление тормозного излучения и излучения при надбарьер-ном осевом каналировании из-за эффектов поляризации среды и Ландау-Померанчука-Миг дала. Спектрально-угловое распределение тормозного излучения для энергий фотонов ьо > 70;Л удовлетворительно описывается теорией тормозного излучения с учётом эффекта поляризации среды. Подавление ТИ из-за эффекта Ландау-Померанчука-Мигдала не превышает 10-15% от вклада эффекта поляризации среды. Излучение при надбарьер-ном осевом каналировании подавлено сильнее, чем тормозное излучение.

В заключение считаю своим приятным долгом поблагодарить профессора Потылицына А.П. за постоянную помощь и консультации на всём протяжении экспериментальных исследований, результаты которых приведены в диссертации.

Я искренно признателен коллегам вместе с которыми выполнены работы, составившие основу этой диссертации: Главанакову И.В., Забаеву

В.Н., Кречетову Ю.Ф., Калинину Б.Н., Науменко Г.А., Падалко Д.В., Стибунову В.П., I. Endo, И. Okuno, К. Yoshida, а также персоналу синхротрона "Сириус", на котором выполнена большая часть исследований, результаты которых представлены в диссертации.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Внуков, Игорь Евгеньевич, 2001 год

1. Diambrini G. High-energy bremsstrahlung and electron pair production in thin crystals// Rev. Mod. Phys 40( 1968) p.611-631.

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

3. Барышевский В.Г. Каналирование, излучение и реакции в кристаллах при высоких энергиях.- Минск: Изд. ВРУ, 1982. 256 с.

4. Гарибян P.M., Ян Ши Рентгеновское переходное излучение- Ереван: Изд. АН Арм. ССР, 1983, 320с.

5. Кумахов М.А., Излучение каналированных частиц в кристаллах, М.: Энергоатомиздат, 1986, 160с.

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

7. Потылицын А.Н., Поляризованные фотонные пучки высокой энергии, М.: Энергоатомиздат, 1987, 120с.

8. Байер В.П., Катков В.М., Страховенко В.М., Электромагнитные процессы при высокой энергии в ориентированных монокристаллах, Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1989, 285с.

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

10. Frich O.R. and Olsen N.D. Detection of coherent bremsstrahlung from crystals.// Phys. Rev. Lett. 3 (1959) p.141-142.

11. Barbielini G.,Bologna G., Diambrini G. et al. Production of quasi-monochromatic 7-ray beam from mult-Gev electron accelerators // Phys. Rev. Lett. 8 (1962) p.112-114

12. Кузнецов В.М., Потылицын А.П., Стуков О.И. Поляризационные характеристики когерентного тормозного излучения при внеосевой коллимации.// Ядерная физика 25 (1977), вып. 1, с.134-140.

13. Дарбинян СМ., Испирян К.А. Угловое распределение и поляризация когерентного тормозного излучения // Препринт ЕФИ-334(59)-78, 27с.

14. Авакян P.O., Армаганян A.A., Арутюнян Л.Г. и др. Измерение поляризации фотонного пучка Ереванского электронного ускорителя// Изв. АН Арм. ССР, Физика 9 (1974), вып. 2, с.252-255.

15. Калинин Б.П., Кузнецов В.М., Потылицын А.П. и др. Поляризация когерентного тормозного пучка синхротрона "Сириус"// // Приборы и Техника Эксперимента, N 3 (1973), с.24-27.

16. Горбенко В.Г., Гришаев И.А., Касилов Б.И. и др. Определение степени линейной поляризации когерентного тормозного излучения от монокристалла алмаза// Ядерная физика 17 (1973), с.793-799.

17. Колесников Л.Я., Рубашкин А.Л., Санин В.М. Определение степени линейной поляризации когерентного тормозного излучения// УФЖ 29 (1984), N 9, с.1296-1303.

18. Ubirall Н. High energy interference effect of bremsstrahlung and. pair production in crystal.// Phys. Rev. 103 (1956), No. 4, p.1055-1067.

19. Тер-Микаэлян М.Л. Рассеяние сверхбыстрых электронов в кристалле. // ЖЭТФ 25 (1953), с.289-295.

20. Ахиезер А.И., Болдышев Б.Ф., Шульга Н.Ф. Теория упрогого рассеяния и тормозного излучения быстрых заряженных частиц в кристаллах./ / Физика элементарных частиц и атомного ядра 10 (1979), вып. 1, с.51-89.

21. Ахиезер А.И., Шульга Н.Ф. Излучение релятивистских частиц в монокристаллах// УФН 137 (1982), вып. 4, с.561-604.

22. Saenz A.W., Uberall Н. Coherent bremsstrahlung at low energies Phys. Rev. В 25 (1982), p.4418-4430.

23. Потылицын A.n. Когерентное тормозное излучение типа Б как возможный источник монохроматических гамма-квантов.// Письма в ЖЭТФ 53 (1991), ВЫП.1, с. 12-14.

24. Ведринский P.B. Малышевский B.C. Когерентное тормозное излучение релятивистских электронов при осевом каналировании в кристаллах.// ЖЭТФ 83 (1982), вып. 3(9). с.899-907.

25. Alguard M. J., Swent R.I., Pantell R. H. et al. Radiation from channeled leptons// Nucl. Instrum. and Meth. 170 (1980), p.7-13.

26. Andersen J.U. and Laesgaard E. Coherent bremsstrahlung and sidebands for channeled electrons// Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Res. В 33 (1988), p.11-17

27. Reese G.M., Spence J.CH., Yamamoto N. Coherent bremsstrahlung from kilovolts electrons in zone axis orientation// Philosophical Magazine A 49 (1984), No. 5, p.697-716.

28. Коробочко Ю.С., Космач В.Ф., Минеев В.И. О когерентном тормозном излучениии электронов// ЖЭТФ 48 (1965), вып. 5, с.1248-1256.

29. Линдхард И. Влияние кристаллической решётки на движение быстрых заряженных частиц// Успехи физ. наук. 99 (1969), с.249-296.

30. Байер В.Н., Катков В.М., Фадин B.C., Излучение релятивистских электронов, М.: Атомиздат, 1973, 378с.

31. И.Е. Внуков, В.Н. Забаев, Б.Н. Калинин и др. Исследование гамма-излучения электронов при взаимодействии с кристаллом вольфрама. Деп. в ВИНИТИ N 3140-82 Деп.

32. Внуков И.Е., Воробьев С.А., Забаев В.Н. и др. Подавление выхода жёсткого гамма-излучения в конус 1 /7 при прохождении электронов вблизи кристаллографической оси или плоскости// ЖТФ 54 (1984), вып. 7, с.1399-1402.

33. Ананьин П.С, Внуков И.Е., Забаев В.Н. и др. Измерение поляризации когерентного тормозного излучения электронов с энергией 900

34. МэВ в алмазе при отношении энергии фотонов к энергии электронов <0.15 // Приборы и Техника Эксперимента, N 3, (1985), с.36-40.

35. Потылицын A.n., Калинин Б.П., Курков A.A., Внуков И.Е. и др., Измерение характеристик излучения ультрарелятивистских электронов в кристаллах вольфрама и кремния при охлаждении до температуры Т = 90 К// Ядерная Физика 45 (1987), вып. 4, с.919-925

36. Внуков И.Е., Калинин Б.П., Потылицын А.П.,Исследование характеристик когерентного тормозного излучения электронов в монокристаллах большой толш;ины //Известия ВУЗов "Физика" (1991), N 6, с.21-43.

37. Амосов К.Ю., М.Ю. Андреяшкин М.Ю., Внуков И.Е., и др. Влияние охлаждения монокристаллических мишеней на характеристики 7-излучения.// Изв. ВУЗов, "Физика" (1991), вып. 6, стр.44-53.

38. Внуков И.Е., Главанаков И.В., Гуштан М.П. и др. Фоторасщепление дейтрона линейно-поляризованными фотонами с энергией 50100 МэВ // Письма в ЖЭТФ 43 (1986), в. 11, с. 510-512.

39. Внуков И.Е., Главанаков И.В., Кречетов Ю.Ф. и др. Фоторасщепление дейтрона линейно-поляризованными фотонами ниже порога рождения пионов// Ядерная Физика 47 (1988), вып. 4, с. 913-919

40. Внуков И.Е., Главанаков И.В., Калинин Б.П., и др. Асимметрия фоторасщепления дейтрона линейно поляризованными фотонами ниже порога рождения пиона для угла вр = 60°.// Письма в ЖЭТФ 60 (1994), вьш.8, с.560-562.

41. Balayan A.S., Kalinin B.N., Naumenko G.A., Potylitsin A.P., Sarychev V.P. and Vnukov I.E. Expérimental research of channeling radiation and type-B coherent bremmsstrahlung for 300 MeV electrons. // Phys. Lett. A 159 (1991), p.433-436.

42. Амосов К.Ю., Внуков И.Е., Калинин Б.Н. и др. Влияние эффекта каналирования ультрарелятивистских электронов на спектр когерентного тормозного излучения типа Б. // Письма в ЖЭТФ 55 (1992), вьщ.8, с.587-590.

43. Amosov C.Yu., Kalinin B.N., Naumenko O.A., Potylitsin A.P., Sarychev V. P ., Vnukov I.E., Endo I. and Yoshida K. Characteristics oftype В coherent bremsstrahlung// Proceedings of RREPS-93, Tomsk (1993), p.204-216.

44. Amosov C.Yu., Kalinin B.N., Naumenko G.A., et al. Experimental investigation of coherent bremsstrahlung in a mosaic pyrolytic graphite crystal.// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 119 (1996), p.103-107.

45. Внуков И.Е., Забаев В.П., Калинин Б.Н. и др. Сравнение характеристик когерентного тормозного излучения электронов в монокристаллах различной толщины в зависимости от температуры// ВАПиТ в. 2(35) (1986), с.75-77

46. Трутень В.И., Фомин СП., Шульга Н.Ф. Ориентационные эффекты рассеяния релятивистскихчастиц в монокристаллах// Препринт ХФТИ 82-11, Харьков, 1982, 27с.

47. Любошиц В,П., Подгорецкий М.И. О многократном кулоновском рассеянии ультрарелятивистских заряженных частиц движущихся под небольшими углами к кристаллографическим плоскостям.// ЖЭТФ 87 (1984), вып. 3(9), с.717-720.

48. Bethe П.А. Moliere's theory of multiple scattering.// Phys. Rev. 89 (1953), N 6, p. 1256-1266.

49. Nigam B.P. Calculation of the scattering constant from the theory of multiple scattering.// Phys. Rev. 131 (1963), N 1, p.238-244.

50. Принципы и методы регистрации заряженных частиц/ Под реда-цией Люк К.Л. Юана, By Цзинь-Сюна. М.: ИЛ, 1963, 230с.

51. Cromer D.T. and Waber J.T. Scattering factors computed from relativistic Dirac-Slater wave functions.// Acta Cryst. 18 (1965), p.l04-109.

52. Стародубцев С.В. Полное собрание научных трудов в 6-томах, т.2, кн. 2 Ташкент, Изд.: "Фан", 1969, 379с.

53. Беляев А.Л., Ганенко Б.В., Гетьман В.В. и др. Асимметрия сечения при двух частичном фоторасщеплении гелия-3 линейно-поляризованными фотонами// Ядерная Физика 44 (1986), вып. 2(8), с.283-293.

54. Воробьев А.А., Чучалин И.П., Власов А.Г. и др. Синхротрон ТПИ на 1.5 ГэВ, М.: Атомиздат, 160с.

55. Кожевников А.В., Никитин М.М., Медведев А.Ф. Измерение поперечных размеров электронного пучка по синхротронному излучению методом вращающегося диска// Известия ВУЗов "Физика" (1971) N. 10, с. 115-121.

56. Бутаков Л.Д., Галь Э.Г., Кирюхина Г.Ф. и др. Излучательно-измерительный комплекс синхротрона " Сириус" // Известия ВУЗов "Физика" (1991), N. 6, с.5-7.

57. Адищев Ю.Н., Воробьев С.А., Забаев В.П. и др. Экспериментальное исследование гамма-излучения электронов при каналировании в кристалле алмаза// Ядерная Физика 35 (1982), вып. 1, с.108-116.

58. Габрусенко И. А. Измерение циркулирующего тока и индикация положения пучка в камеое синхротрона на 1.5 ГэВ// Электронные ускорители. Труды VI Международной конференции но электронным ускорителям. Томск (1966), М.: Энергия, 1968, с.89-92.

59. Suzuki S., Tsuru Т., Katayama Т. et al. CoUimation of the intrernal electron beam in a synchrotron//Nucl. Instr. and Meth. Ill (1973), p.39-47.

60. Б.Н.Калинин, A.A.Курков, А.П.Потылицын Излучение при многократном прохождении электронов через тонкие внутренние мишени в Томском синхротроне.// Известия ВУЗов "Физика" (1991), вып. 6, с.81-87.

61. Lackey D., Scwitters R.F. Methods of crystal alignment for the production of coherent bremsstrahlung// Nucl. Instr. and Meth. 81 (1970), p. 164-172.

62. Калинин Б.Н., Коновалова Е.И., Плешков Г.А. и др. Автоматизированная система ориентирования монокристаллических мипхеней в электронном ускорителе // Приборы и Техника Экспермента (1985), No. 3, с.31-35.

63. Забаев В.П., Калинин Б.П., Курков А,А. и др. Расчет эффективности регистрации гамма-излучения и энергетического разрешения парного магнитного спектрометра методом Монте-Карло// Изв. ВУЗзов "Физика", Томск (1982), Деп. в ВИНИТИ 20.07.82, N 3873 Деп.

64. Бабаджанов Р.Д., Балаян А.С, Калинин Б.П. и др. Магнитный спектрометр на энергию 7-квантов 0.5-50 Мэ В / / Изв. ВУЗзов "Физика", Томск (1990), Деп. 4675-В90 от 17.08.90.

65. Barbielini G., Lretardi Т., Vizentin R. and Grianti F. Angular distribution of electron pairs produced by polarized photons at the Frascati electrosynchrotron// Nuovo cimento LI A (1967), N. 4, p. 11241132.

66. Авакян P.O., Армаганян A.A., Арутюнян Л.Г. и др. Получение фотонных пучков со взаимно перпендикулярными векторами поляризации одинаковой интенсивности и с одинаковой степенью поляризации// Изв. АН Арм. ССР, Физика 10 (1975), вып. 1, с. 61-63.

67. Потылицын А.П. Определение двух параметров Стокса линейно поляризованного 7-пучка в процессе образования пар// Изв. ВУЗов "Физика" (1984) Деп. в ВИНИТИ от 16.III.1984, N. 9828.

68. Гендельштейн Л.Э., Пегушин Е.В. Излучение электронов и позитронов, движущихся вблизи кристаллографических плоскостей в различных монокристаллах. // ЖТФ 54 (1984), вып. 1, с.38-42.

69. Физические величины: Справочник / Бабичев А.П., Бабушкина М.А., Братковский A.M. и др. Под ред. Григорьева И.О., Мейли-хова Е.З.- М.:, Энергоатомиздат, 1991, 1232с.

70. Vyas R., Chorpa М., Rustgi М. j{dn)p reaction with polarized and unpolarized 7-rays// Phys. Rev. С 25 (1982), p.1801-1807.

71. Arenhovel H. Exchange current in the deuteron.// Workshop on "Perspectives in Nuclear Physics at Intermediate Energies", Trieste, 1983, October, p.136-147.

72. Колмагорова СВ., Кречетов Ю.Ф., Саруев Г.А. Расчет и экспериментальная проверка характеристик магнитного анализатора заряженных частиц с сильной фокусировкой// ВАНиТ, сер. Общая и ядерная физика (1983), вып. 1(22), с.67-68.

73. Gorbenko V., Zhebrovskij Yu., Kolesnikov L. et al. Cross-section asymmetry in the photodisintegration of the deuteron by polarized photon// Nucl. Phys. A, 381 (1982), N 3, p.330-342.

74. Баранник В.A., Горбенко В.Г., Гущин В.А. и др. Исследование асимметрии сечений в фоторасщеплении дейтрона поляризованными 7-квантами при низких энергиях// Ядерная Физика 38 (1983), вып. 5(11), с.1108-1110.

75. Liu F.F. Photodisintegration of the deuteron by polarized photons// Phys. Rev. B, 138 (1965), p.1443-1450.

76. Dei Bianco W., Federici L., Giordano G. et al. Neutron asymmetry in the deuteron photodisintegration between 10 and 70 MeV/ / Phys. Rev. Lett. (1981),. N 16, p.1118-1120.

77. De Paséale M.P., Giordano G., Matone G. Polarization asymmetry in the photodisintegration of the deuteron// Phys. Rev. С 32 (1985), p. 1830-1841.

78. Baier V.M., Katkov V.M., Strakhovenko V.M. Radiation yield of high energy electrons in thick crystals.// Phys. stat. solidi(b) 133 (19 8 6), p.211-222.

79. Adishchev Y.N., Kalinin B.N., Kurkov A.A. et al. Experimental investigation of electron channeling radiation in diamond crystals. //Radiation Effects 91 (1985), p.249-257.

80. Schiff L.I. Energy angle distribution of thin target bremsstrahlung //Phys. Rev. 83 (1951), p.252-257.

81. Bak J.F., El isson J.A., Marsh B. et al. Channeling radiation from 2 to 20 GeV/c electrons and positrons (II). Axial case // Nucl. Phys B, (1988), p.525-558.

82. Трутень В.И., Шульга Н.Ф. Когерентное излучение релятивистских позитронов в кристалле при плоскостном каналировании// Поверхность. Физика, химия, механика (1995), N. И, с.65-68. ,

83. Shul'ga N.F., Grynenko A.A., Truten' V.I. Simulating spectrum and polarization of coherent radiation by relativistic electrons in crystls //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 1190 (1996), p.128-132.

84. Berger C., McClell an G., Mistry N. et al. Polarization of high energy photons using highly oriented graphite.//Phys. Rev. Lett. 25 (1970), p.1366-1370.

85. Bisele R. L ., Sherden D. J., Siemann R. H . et al. A polarized photon beam prodused by coherent pair production in oriented graphite.//Nucl. Instr. and Meth. 113 (1973), p.489-507.

86. Cabibbo N., Da Prato G., De Franceshi G., Mosco U. New method for producing and analizing lineary polarized gamma-rays beams// Phys. Rev. Lett. 9 (1962), p.270-272.

87. 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// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res B 61 (1991), p.377-384.

88. Ермак В.П., Касьян С.В., Кохнюк К.С. и др. Квазипреломление электронного пучка монокристаллом кремния//ВАНиТ, сер. ЯФИ, (1990), вып.З (11), с.18-21.

89. Амосов К.Ю., Андреяшкин М.Ю., Внуков И.Е. и др. Исследование угловых распределений мягкой компоненты релятивистских электронов вблизи плоскостной ориентации монокристаллов большой толщины// Известия ВУЗов, "Физика" (1991), N 6, с.70-80.

90. Kobayashi М., Hiramatsu S., Kndo К. et al. Polarization measurements of coherent bremsstrahlung from a single crystal of silicon.II // Phys. Soc. of Japan 36 (1974), P.1-6.

91. Андреяшкин М.Ю., Басай А.Ю., Воробьев С.A. и др.// Когерентный эффект для фоторождения симметричных электрон-позитронных пар в кристаллах кремния и германия// Письма в ЖЭТФ 55 (1992), с.407-411.

92. Бесланеева С.В., Телегин В.И. Угловое распределение радиационных потерь энергии ультрарелятивистских электронов при осевом каналировании в монокристаллах // ЖЭТФ 92 (1987), вып. 4., с. 1201-1214.

93. Kumakhov М. A. On the theory of electromagnetic radiation of charged particles in a crystal//Phys. Lett. A 57 (1976), p. 17-18

94. Адищев Ю.Н., Воробьев С.A., Епонешников В.Н. и др. Энергетическая зависимость 7-излучения электронов в условиях каналирова-ния// Письма В ЖТФ 5 (1979), вып. 21, с.1300-1304.

95. Adischev Yu.N., Kaplin V.V., Potylitsin A.P., Vorobiev S.A. Variation of gamma rays spectra with the energy of channeled electrons// Phys. Lett. A 75 (1980), p.316-318.

96. Shramenko B.I. Advantages of single crystals as electron-photon convertors for various applications// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 139 (1994), p.537-540.

97. Амосов К.Ю., Внуков И.Е., Калинин Б.Н. и др. Яркость излучения, выход фотонов и радиационные потери ультрарелятивистских электронов в ориентированных кристаллах большой толщины// Изв.ВУЗов "Физика" (1991), No. 6, с.8-20.

98. Amosov C.Yu., Kalinin B.N., Naumenko G.A., Potylitsin A.P., Sarychev V. P ., Tropin I.S. and Vnukov I.E. Investigation of characteristics of gamma-radiation in ahgned tungsten crystals// Proceedings of RREPS-93, Tomsk, 1993, p.185-193

99. Блажевич СВ., Бочек Г.П., Внуков И.Е. и др. Множественное рождение фотонов электроном с энергией 900 МэВ в ориентированном кристалле вольфрама.// ЖТФ 63 (1993), вып. 5, с.9-15.

100. Амосов К.Ю., Андреяшкин М.Ю., Внуков И.Е. и др. Исследование угловых распределений мягкой компоненты релятивистских электронов вблизи плоскостной ориентации монокристаллов болыпой толщины.// Изв.ВУЗов "Физика" (1991), N0. 6, с.70-80.

101. Курбаков А.И., Трунов В.А., Дмитриев Р.П. и др. Гамма-дифракционные исследования структурного совершенства монокристаллов. Метод и аппаратура// Препринт ЛИЯФ N 1307, июль 1987 г., 59с.

102. Аганьянц А.О., Вартанов Ю.А., Вартапетян Г.А., Карибян В.Б. Исследование излучения электронов с энергией 4,4 ГэВ в ориентированных монокристаллах алмаза, кремния и германия // ЖЭТФ 94 (1988) вып. 8, с.73-78.

103. Андреяшкин М.Ю., Забаев В.П., Калинин Б.Н. и др. Радиационные и спектральные характеристики 7-излучения электронов в различных монокристаллах// Ядерная Физика 53 (1991), вып. 2, с.335-337.

104. ПО. Науменко Г.А. Особенности спектральных характеристик излучения релятивистских электронов в кристаллах// Автореф. дис. канд. физ.-мат. наук, Томск, 1985, 24с.

105. Воробьев С.А., Калинин Б.П., Курков A.A. и др. Экспериментальное исследование радиационных потерь релятивистских электронов в толстых кристаллах// ДАН СССР 290 (1986), No. 6, с.1352-1354.

106. Адейшвили Д.И., Антипенко А.П., Блажевич C.B. и др. Установка для измерения спектрально-угловых распределений 7-квантов на выходе линейного ЛУЭ-2000. // Приборы и Техника Эксперимента (1991), No. 2, с.62-65.

107. Внуков И.Е., Калинин Б.Н. Науменко Г.А. и др. Множественность фотонов в излучении при каналировании// Изв.ВУЗов "Физика" (1991), No. 6, с.88-105.

108. Воробьев С.А., Калинин Б.Н., Курков A.A., Потылицын А.П. Электромагнитное излучение релятивистских электронов в толстых кристаллах// Изв.ВУЗов "Физика" (1986), No. 9, с.32-38.

109. Pitthan R., Braun H., Clendenin J.E. et al. SLC positron source -simulation and perfomance// SLAC-PUB-5547, June 1991 (A), 3p.

110. Flottmann K. and Rossbach J. A high intensity positron source for linear colliders. Preprint DESY M-91-11, October 1991, 19p.

111. J.E.Clendenin, High-yield positron systems for linear colhders //Proceeding of the 1989 IEEE Particle Accelerator Conference, Chicago (1989), p. 1107-1111.

112. E.M. Renter, J.A.Hodgson 3D numerical thermal stress analysis of the high power target for the SLC positron source. Preprint S LAC-PUB -5370, 1991.

113. Chehab R., Couchot P., Nyaieh A.R., Richard F., Artru X. Study of a positron source generted by photons from ultrarelativistic channeled particles// LAL-RT 89-01, 1989, 3p.

114. Decker F.J. Channeling crystals for positron productions// Preprint SLAC-PUB-5482, 1991, 3p.

115. Artru X., Baier V.N., Chehab R., Jejcic A. Positron source using channeling in a tungsten crystal// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 344 (1994), p.443-454.

116. Mo ore R., Parker M. A., Baurichter A. et. al. Measurement of pair-production by high energy photons in an aligned tungsten crystal. // Preprint CERN-SL/95-79, 1995.

117. Лапко В.П., Мондрус И.Н., Насонов Н.Н. Z зависимость эффективности кристаллического источника позитронов //Письма ЖТФ 118 (1994), с. 97-99.

118. Кулибаба В.И., Коваленко Г.Д. Исследование электромагнитного ливня, вызванного электронами в монокристалле вольфрама// ЖЭТФ 78 (1980), с.433-436.

119. Y.Hashimoto, et. al. Institute for Nuclear Study, Univ. of Tokyo, Annual Report 75, 1995.

120. Takashima Y., Aramitsu K., Endo I. et al. Observation of monochromatic and tunable hard X radiation from stratified Si single crystals // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. 145 (1998), p.25-30.

121. Гольдштейн В.А., Афанасьев Н.Г., Ярошевский Л.Д. и др. Магнитный спектрометр для анализа частиц с импульсом до 2.3 ГэВ/с // Препринт ФТИ АП УССР N 268, Харьков 1967, 171с.

122. Yoshida К., . , Amosov K.Yu., Kalinin B.N., Naumenko G.A., Potylitsin A.P., Verzilov V.A.,Vnukov I.E. et al. Positron production in tungsten crystal by 1.2 GeV channeling electron. // Phys. Rev. Lett. 70 (1998), N. 7, p.1437-1440.

123. Kalinin B.N., Naumenko G.A., Potylitsin A.P., Verzilov V.A., Vnukov I.E. et al. Investigation of positron generation by relativistic electrons in aligned crystals //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 145 (1998), p.209-220.

124. Inoue M., Takenaka S., Yoshida K. et al. Experiment of Positron Generation Using Crystal Target at K E K Linear Accelerator// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 173 (2001), p.104-111.

125. Andreyashkin M., Inoue M., Nakagawa H. et al. Enhancement of the Characteristic X-Ray Yield from Oriented Crystal Irradiated by High Energy Electrons // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 173 (2001), p. 142-148.

126. An ami S., Andreyashkin M. Yu., Enomoto A. et al. Experimental study of positron production from crystal targets by 0.6-1.0 electrons // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B, 183 (2001), p.459-475.

127. Yoshida K., . , Amosov K.Yu., Kalinin B.N., Naumenko G.A., Potylitsin A.P., Verzilov V.A. and Vnukov I.E. Positron production in tungsten crystal by 1.2 GeV channeling electron// Preprint HUPD-9706, 1997, Hiroshima, Japan.

128. Andreyashkin M., Inoue M. Nakagawa H. et al. Enhancement of the characteristic X-ray yield from axially ahgned taungsten crystal irradiated by a 1-GeV electron beam.// HSRC Report 99-1, May 1999, Hyroshima University.

129. Kumakhov M.A., Trikalinos Ch.G. Higher harmonics of spontaneous radiation of ultrarlativistic channeled particles //Phys. Status Solidi В 99 (1980), p.449-462.

130. Байер В.П., Катков В.М., Страховенко В.М. Излучение частиц высокой энергии в кристаллах// ЖЭТФ 92 (1987), вып. 4, с.1228-1245.

131. Экспериментальная ядерная физика./ Под редакцией Э. Сегре, т. 1, М.: Изд. Иностр. литер., 1955, 663с.

132. Hubbel J.H., Gimm Н.А. and Overbo I. Pair, triplet and total crossection (and mass attenuation coefficient) for 1 MeV 100 GeV photons in elemnts Z = l to 100 //J. Phys. Chem. Ref. Data 9 (1980), No. 4, p. 1023-1147.

133. Baier V . N ., Katkov V . M ., Strakhovenko V . M . Electromagnetic showers in crystals at GeV energies// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 103 (1995), p.147-155.

134. Fomin S.P. and Shul'ga N.F. Rainbow scattering and orbitting of fast particles in crystals //Phys. Lett. A 73 (1979), p.131-133.

135. Ахиезер A.И., Шульга Н.Ф. Рассеяние быстрых заряженных частиц в кристаллах // УФП 141 (1983), вып. 2, с.137-181.

136. Алейник А.П., Воробьев С.А., Калинин Б.Н. и др. Угловые распре-делния излучения ультрарелятивистских электронов при движении вблизи осей кристаллов алмаза и вольфрама// ЖТФ 56 (1986), вып. 7, с.1416-1418.

137. Клепиков Н.П, Соколов СП. Анализ и планирование экспериментов методом максимума правдоподобия.- М.: Наука, 1964, 184с.

138. Худсон Д. Статистика для физиков. М.: Мир, 1967, 242с.

139. Амосов К.Ю., Внуков И.Е., Калинин Б.Н. и др. Ориентационная зависимость радиационных потерь каналированных электронов как показатель глубины потенциальной ямы кристаллической оси// ВАНиТ, сер. ЯФИ (1990), вып. 3 (11), с.38-41.

140. Бродский И.А., Крохмалев Б.A., Петушков Е.И. и др. Монокристаллы вольфрама и молибдена, Ташкент, Изд.: ФАН, 1973, 68с.

141. Artru X., Baier V.N., Baier T.V. et al. Axial channeling of relativistic electrons in crystal as a source for positron production// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 119 (1996), p.246-252.

142. Artru X., Baier V.N., Chehab R. et al. Positron sources using channeling: A comparison wit conventional targets // LAL-RT 97-02, May 97, 17p.

143. Комар A.n., Круглов СП., Лопатин И.В. Измерение полной энергии пучков тормозного излучения от электронных ускорителей. Л.: Наука, 1972, 172с.

144. Sato I., Anami S., Enomoto А. et al. Design report on PF injector linac upgrate for KEKB// KEK Report 95-18, March 1996, 365p.

145. Baier V.N., Katkov V.M., Strakhovenko V.M. Electromagnetic cascades developing along crystal axes //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 103 (1996), p.131-136.

146. Baier V.N., Strakhovenko V.M. Crystal assisted positron source in multi-GeV energy range //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res В bf 155 (1999), p.403-408.

147. Бойко В.В., Тония В.А. Радиочастотное поверхностное сопротивление вольфрама в слабых магнитных полях // ЖЭТФ 94 (1988), вып. 5, с.174-184.

148. Review of Particles Physics// The European Physical Journal C, 15 (2000), No. 1-4, p. 1-878.

149. Ohler M., Baruchel J., Moore A.W. et al. Direct observation of mosaic blocks inhighly oriented pyrolytic graphite. //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 129 (1997), p.257-260.

150. Lawrence J.L. The reflectivity of pyrolytic graphite monochromator. // Acta Cryst A 38 (1982), p.859-863.

151. Riste Т. and Otnes K. Oriented graphite as a neutron monochromator. // Nucl. Instr. and Meth. 75 (1969), p.197-202.

152. Потылицын A.n. Параметрическое рентгеновское излучение обнаружение, исследования, возможности применения. //Изв. ВУЗов "Физика" (1998), No. 4, с.26-31.

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

154. Рарибян Г.М., Ян Ши Квантовая микроскопическая теория излучения равномерно движущейся заряженной частицы в кристалле.// ЖЭТФ 61 (1971), вып. 9, с.930-943.

155. Барышевский В.Г., Феранчук И.Д. О переходном излучении гамма-квантов в кристалле.// ЖЭТФ 61 (1971), вып. 9, с.944-948.

156. Baryshevsky V.G. and Feranchuk I.D. Paramertric X-ray from ultrarelativistic electrons in crystal.// J. Phys. (Paris) 44 (1983), p. 913-933.

157. Лапко В.П., Насонов Н.Н. О параметрическом механизме излучения быстрых заряженных частиц в конденсированной среде. // ЖТФ 60 (1990), вып. 1, с.160-162.

158. Н. Nitta Quantum theory of parametric X-ray radiation // Proc. Int. Symposium on Radiation of Relativistic Electrons in Periodical Structures, Tomsk (1993), eds. Yu.L. Pivovarov and A.P. Potylitsyn, p.125-133.

159. Амусья М.Я., Буймистров B.M., Зон Б.A. и др. Поляризационное тормозное излучение. М.: Наука, 1987, 320с.

160. Амусья М.Я. Тормозное излучение. М.: Энергоатомиздат, 1990, 208с.

161. Nitta П. Theoretical notes on parametric X-ray radiation. //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 115 (1996), p.401-404.

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

163. Feranchuk I.D. and Ivashin A . V. Theoretical investigation of parametric x-ray features. //J. Physique. 46 (1985), p.1981-1986.

164. Адищев Ю,Н., Бабаджанов P.Д., Воробьев С.А. и др. Угловое распределение параметрического (квазичеренковского) излучения// ЖЭТФ 93 (1987), вып. 6(12), с.1942-1950.

165. Asano S., End o I., Harada ММ. et al. How intense is parametric X radiation. //Phys. Rev. Lett. 70 (1993), p. 3247-3250.

166. Endo I., Harada M., Kobayashi T. et al. Parametric X radiation from thick crystals. // Phys. Rev. E 51 (1995), No. 6, p.6305-6309.

167. K.-H. Brenzinger, B. Limburg, H. Баске et al. How narrow is the linewidth of parametric X-ray radiation.// Phys. Rev. Lett. 79 (1997), No. 13, p.2462-2465.

168. Fiorito R.B., Rule D.W., Maruyama X . K . et al. Observation of higher order parametric x-ray spectra in mosaic graphite and single silicon crystals// Phys. Rev. Lett. 71 (1993), p.704-707.

169. P. Джеймс, Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей, М.: Изд. Иностр. Лит., 1950, 464с.

170. Афанасьев A.M., Агинян М.А. Излучение ультрарелятивистких частиц при прохождении через идеальные и мозаичные кристаллы. //ЖЭТФ 74 (1978), вып. 2, с. 570-579.

171. Artru X., RuUhusen P. Parametric X-rays and diffracted transition radiation in perfect and mosaic crystals //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 115 (1996), No. 1,2, p.1-7.

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

173. Амосов К.Ю., АндреяшкинМ.Ю., Верзилов В.A., Внуков И.Е. и др. Параметрическое рентгеновское излучение в мозаичном кристалле пиролитического графита. //Письма в ЖЭТФ 60 (1994), вып. 7., с. 506-510.

174. Внуков И.Е., Калинин Б.Н., Науменко P.A. и др. Мягкая компонента излучения каналированных электронов в кристалле кремния //Известия ВУЗов "Физика" (2001), No. 3, с.53-65.

175. Внуков И.Е., Калинин Б.П., Киряков A.A. и др. Параметрическое рентгеновское излучение электронов в мозаичных кристаллах //Известия ВУЗов "Физика" (2001), No. 3, с.53-65.

176. Внуков И.Е., Калинин Б.П., Пауменко Г.А. и др. Экспериментальный поиск рентгеновского квазичеренковского излучения релятивистских электронов в совершенных кристаллах. // " Известия АН", сер. физическая 64 (2000), No. 11, с.2186-2192.

177. Внуков И.Е., Воробьев C A. , Калинин Б.Н. и др. Экспериментальное исследование альбедо гамма-пучка, генерируемого ультрарелятивистскими электронами. //Изв. ВУЗов "Физика" (1991), No. 6, с. 106-118.

178. Nitta Н. Kinematical theory of parametric X-ray radiation. // Phys. Lett. A 158 (1991), p.270-274.

179. Aramitsu K., Endo I., Goto K. et al. X radiation from stratified Si single crystals //Preprint HUPD-9513, 1995, Hiroshima University, Japan.

180. Potyhtsin A.P. Verzilov V.A. Parametric X-rays and transition-diffracted radiationin crystal stacks// Phys. Lett. A 209 (1995), p.380-384.

181. K.-H. Brenzinger, С. Herberg, В. Limburg et al. Investigation of the production mechanism of parametric X-ray radiation. // Z. Phys. A 358 (1997), p.107-114.

182. Верзилов В.A., Внуков И.Е., Зарубин B.B. и др. Экспериментальное исследование особенностей тормозного излучения электронов высокой энергии в тонких аморфных мишенях.// Письма в ЖЭТФ 65 (1997), вып. 5, с.369-373.

183. Anthony P.L. Becker-Srendy R., Bosted P.E. et al. Measurement of dialectric suppression of bresstrahlung// Phys. Rev. Lett. 76 (1996), No. 19, p.3350-3353.

184. Мигдал A.Б. Влияние многократного рассеяния на тормозное излучение при больших энергиях.// ДАН СССР 96 (1954), вып. 1, с.49-52.

185. Amosov C.Yu., Kalinin B.N., Kustov D.V., et al. Characteristics of parametric X-ray radiation near threshold// Proceedings of RREPS-93, Tomsk, 1993, p.53-61.

186. McMaster W.H., Kerr Del Grande N., Mallet J.H., Hubbell J.H. Compilation of X-ray cross sections, Lawrence Radiation Laborotory, University of California, Livermore UCRL-50174 Sec. II Rev, 1, 350p.

187. М. Ya. Amusia Polarizational radiation or "atomic" bremsstrahlung// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 314 (1992), p.225-234.

188. Амосов К.Ю., Верзилов В.A., Внуков И.Е. и др. Спектральная плотность параметрического рентгеновского излучения в кристалле Ge // Поверхность, Физика, Химия, Механика (1995), No. И, с.81-83.

189. Arkadiev V., Brauninger П., Burkert W. et al. Monochromatic X-ray source for calibrating X-ray telescopes.// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 455 (2000), p.589-595.

190. Freudenberger J, Genz H., Groeniiig A. et al. Channeling radiation and parametric X-raduation at electron energies below 10 MeV.// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 1 19 (1996), p.123-130.

191. Anthony P.L. Becker-Szendy R., Bosted P.E. et al. An accurate measurements of the Landau-Pomeranchuk-Migdal effect.// Phys. Rev. Lett. 75 (1995), No. 10, p.1949-1952.

192. Шульга Н.Ф., Фомин СП. Об экспериментальной проверке эффекта Ландау-Померанчука-Мигдала// Письма в ЖЭТФ 63 (1996), вып. 11, с.837-840.

193. Arkatov U.M., Blazhevich S.V., Bochek G.L. et al. Anomalous density effect in the bremsstrahlung of a relativistic electron, passing trough a thin layer of a medium.// Phys. Lett. A 219 (1996), p.355-358.

194. S.P. Fomin, A. Jej cic, J. Mallard et al. Suppression efect of ultrarelativistic electron radiation in a thin layer of substance// Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 115 (1996), p.375-379. .

195. Baryshevsky V.G. Parametric X-ray radiation at a small angle near the velocity direction of the relativistic particle. //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 122 (1997), p. 13-18.

196. Baryshevsky V.G. and Feranchuk I.D. // Phys. Lett A 57 (1976), p. 183.

197. Shchagin A.V., Khizhnyak N.A. Differencial properties of parametric X-ray radiation from a thin crystal. //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 119 (1996), p.115-122.

198. Алиханян А.И., Гарибян P.M., Лорикян М.П., Шихларов К.К. Динамическое излучение генерируемое в кристаллах частицами ультравысоких энергий. // Письма В ЖЭТФ 13 (1971), выи. 4, с. 201-205.

199. Yuan Luke CL., Alley P.W., Bamberger A. et al. A search for dynamic radiation from crystals. //Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 234 (1985), p.426-429.

200. Феранчук И.Д. Об использовании параметрического эффекта Вавилова Черепкова для исследования структуры кристалла. //Кристаллография 24 (1979), вып. 2, с.289-296.

201. Мороховский В.Л., Щагин А.В. Изучение когерентных свойств параметрического излучения.// ЖТФ 60 (1990), вып. 5, с. 147-150.

202. Caticha А. Quantum theory of the dynamical Chernkov emission of x-rays // Phys. Rev. В 45 (1992), p.9541-9550.

203. ImanishiN., Nasonov N. and Yajima К. Dynamical diffraction effects in the transition radiation of a relativistic electron crossing a thin crystal. // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 173 (2001), p.227-237.

204. Клейнер В.П., Насонов Н.Н., Шляхов Н.А. Поляризационное тормозное излучение быстрого заряда в конденсированной среде.// УФЖ 57 (1992), вып. 1, с.48-62.