Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://nuclphys.sinp.msu.ru/radiat/index.html
Дата изменения: Thu Apr 24 16:51:25 2014
Дата индексирования: Sun Apr 10 02:06:02 2016
Кодировка: Windows-1251
Жесткое электромагнитное излучение

В.К. Гришин

Жесткое электромагнитное излучение

Кратко описываются виды и источники жесткого электромагнитного излучения (ультрафиолетовый, рентгеновский и гамма диапазон), широко используемые ныне в разнообразных фундаментальных исследованиях и технических приложениях.


    Основным источником жесткого электромагнитного излучения (ЭМИ) являются пучки ускоренных заряженных частиц, используемые в различных физических схемах, где проявляются специфические радиационные механизмы, кратко описываемые ниже. Используемые параметры быстрых частиц: заряд, масса, скорость, релятивистский фактор, равный отношению полной энергии к энергии покоя. В схемах с взаимодействием быстрых зарядов с конденсированными средами последние характеризуются величиной диэлектрической проницаемости, мнимая часть которой предполагается малой, а среда - прозрачной для генерируемого ЭМИ.

  • Тормозное излучение (Bremsstrahlung Radiation) - (ЭМИ), возникающее при взаимодействии быстрой заряженной частицы, подобных электрону, с атомными ядрами.
        Свойства: беспороговое; резко подавляется для тяжелых зарядов; непрерывный спектр с максимальной энергией, равной кинетической энергии электрона; угол конуса излучения не превышает обратной величины релятивиcтского фактора быстрого заряда.
  • Синхротронное (магнитно-тормозное) излучение (Synchrotron Radiation) - ЭМИ быстрого заряда (электрона) в магнитном поле.
        Свойства: беспороговое, но резко подавляется для тяжелых зарядов; линейчатый спектр в рентгеновском диапазоне с максимальной частотой ЭМИ порядка частоты циркуляции заряда (в магнитном поле), умноженной на куб релятивиcтского фактора быстрого заряда; угол конуса излучения не превышает обратной величины релятивиcтского фактора.
  • Ондуляторное излучение (Undulator Radiation) - ЭМИ быстрого электрона при пролете знако-переменного магнитного поля ондулятора (вигглера), где электрон испытывает быстрые поперечные осцилляции c заданной пространственной периодичностью.
        Свойства: непрерывный спектр с перестраиваемой длиной волны излучения с минимальной величиной, равной длине волны осцилляции (электрона в ондуляторе), деленной на квадрат релятивистского фактора; угол конуса излучения не превышает обратной величины релятивиcтского фактора.
  • Излучение Черенкова (Cherenkov radiation) - ЭМИ при движении заряда в среде, когда ее скорость превышает скорость света в среде.
        Свойства: пороговое; исчезает, когда скорость заряда становится меньше скорости света в среде; спектр интенсивности ЭМИ монотонно нарастает до предельной частоты, когда скорости заряда и свет в среде сравниваются (диапазон ультрафиолета); косинус угла конуса излучения определяется отношением указанных скоростей.
  • Поляризационное тормозное излучение (Polarization Bremsstrahlung Radiation) - ЭМИ, возникающего при взаимодействии быстрого заряда с атомными электронами и рассматриваемого как процесс рассеяния собственного ("кулоновского") поля быстрого заряда на атомных электронах.
        Свойства: беспороговое; не зависит от массы быстрой частицы; непрерывный спектр в рентгеновском диапазоне.
  • Переходное излучение (Transition radiation) - ЭМИ, возникающее при пролете заряда через (или вблизи) неоднородную область пространства ( неоднородная диэлектрическая постоянная, граница сред и т.п.).
        Свойства: беспороговое; заряд любой массы; состоит из проходящего и отраженного излучений; углы конусов излучения (с характерным подавлением излучения вдоль осей) не превышают обратной величины релятивиcтского фактора; спектры излучения - непрерывные с практически постоянной интенсивностью с максимальными частотами порядка плазменной частоты среды, умноженной для проходящего ЭМИ на релятивистский фактор
  • Резонансное излучение (Resonant Radiation) - ЭМИ, возникающее в результате интерференции переходного излучения на границах периодических неоднородностей (например, диэлектрических или металлических фольг) среды.
        Свойства: излучение направлено в основном вдоль скорости электрона в узком конуре с раствором, не превышающим обратной величины релятивиcтского фактора; частота волны излучения - порядка частоты пересечения электроном периодических неоднородностей, умноженной на удвоенный квадрат релятивистского фактора; благодаря интерференции интенсивность ЭМИ существенно возрастает по сравнению с однословной схемой.
  • Параметрическое излучение (Parametric Radiation) - ЭМИ быстрого заряда при пересечении им регулярной структуры кристаллических плоскостей.
        Свойства: беспороговое; не зависит от массы быстрого заряда; излучается (в зависимости от ориентации кристалла) назад (геометрия Брэгга) или вперед (геометрия Лауэ) под углами Брэгга; углы конусов излучения (с характерным подавлением излучения вдоль осей) не превышают обратной величины релятивиcтского фактора; частота излучения лежит в рентгеновском диапазоне и определяется взаимной ориентацией скорости электрона и вектором обратной решетки кристалла и ее параметрами, т.е. практически не зависит от энергии быстрого заряда.
  • Излучение Смита-Парселла (Smith-Purcell Radiation) - ЭМИ быстрого электрона при пролете вдоль дифракционной решетки.
        Свойства: по физике явлений - близко к ондуляторному; спектр лежит в THz диапазоне.
  • Каналированное излучение (Channeling Radiation) - ЭМИ быстрых электронов (позитронов), каналированных в кристаллах (плоскостное и осевое каналирование) и совершающих поперечные осцилляции.
        Свойства: дискретный спектр в рентгеновском диапазоне; состоит из ряда линий (для позитронов - практически одна линия), соответствующих конечному числу квантовых состояний поперечного движения быстрых электронов; угол конуса излучения не превышает обратной величины релятивиcтского фактора быстрого заряда.

    Ниже дается более детальное описание свойств видов ЭМИ, наиболее часто используемых на практике.

  ЛИТЕРАТУРА

  1. Л.Д.Ландау,  Е.М.Лифшиц . Электродинамика сплошных сред .- М.: Наука. 1982 .
  2. А.А.Соколов, И.М.Тернов . Релятивистский электрон.- М.: Наука . 1983 .
  3. Е.Г.Бессонов,  А.В. Виноградов // УФН. Т. 159. В. 1. С. 143 -154 .
  4. В.А.Базылев,  Н.К. Жеваго. Излучение быстрых частиц в веществе и во внешних полях. - М.: Наука . 1987.
  5. В.В.Балашов . Строение вещества. - М.: Изд. МГУ. 1993 .
  6. К.Н.Мухин .  Экспериментальная ядерная физика. Т. 1.- М.:  Атомизд . 1974 .

На головную страницу

Рейтинг@Mail.ru