Томские ученые нашли способ повысить эффективность рентгеновского излучения

Томские ученые нашли способ повысить эффективность рентгеновского излучения Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами разработали простую аналитическую модель, которая позволяет оптимизировать работу источников рентгеновского излучения на базе компактных электронных ускорителей. Новый подход может лечь в основу способов изучения материалов на наноуровне. Исследования политехников поддержано федеральной программой Минобрнауки России «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети». Об этом CNews сообщили представители ТПУ. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Radiation Physics and Chemistry (Q1, IF: 3,3). Для увеличения фотонного выхода черенковского излучения в рентгеновском диапазоне частот используют многослойные мишени из тонких пленок. Управление параметрами генерируемого излучения существенно затруднено ввиду сложности теоретической модели данного явления. Ученым Томского политеха совместно с коллегами удалось аналитически решить сложную задачу о генерации излучения Вавилова-Черенкова, возникающего при движении заряженной частицы в многослойной структуре. Предложенная модель наглядно демонстрирует, как заряд электрона возбуждает рентгеновское излучение, проходя через слои мишени. «В ходе исследования мы выяснили несколько важных закономерностей. Оказалось, что параметрическое черенковское излучение от многослойной структуры способно подавлять фотонный выход классического излучения Вавилова-Черенкова, возникающего в каждом отдельном элементе структуры, за счет деструктивной интерференции. При этом выход излучения от многослойной структуры оказывается практически таким же, как от однородной мишени той же толщины, а спектральная зависимость, хотя и сохраняется, приобретает гибридный характер. Это открытие имеет важное международное значение. Нам впервые удалось детально проанализировать эффект гибридного излучения в мягком рентгеновском диапазоне. Ранее это явление лишь упоминалось в мировой научной литературе», — отметил один из авторов исследования, старший научный сотрудник Международной научно-образовательной лаборатории «Рентгеновская оптика» ТПУ Михаил Шевелев. Благодаря аналитической модели ученых станет возможным с требуемой точностью прогнозировать спектрально-угловые характеристики излучения, подбирать оптимальные параметры мишени для усиления фотонного выхода и снижать энергозатраты на производство источников излучения. В будущем предложенная модель позволит создавать эффективные источники мягкого рентгеновского излучения и совершенствовать спектроскопические методы исследования веществ и композитных материалов. Кроме того, по словам ученых, появляется реальная возможность целенаправленно управлять характеристиками черенковского излучения благодаря продуманной конструкции многослойных мишеней. В исследовании приняли участие ученые Международной научно-образовательной лаборатории «Рентгеновская оптика» Инженерной школы ядерных технологий Томского политеха и Троицкого института инновационных и термоядерных исследований.