Способ получения электромагнитного излучения

п 1)758933 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 26,04. 79 (23) 2759085/18-25 с присоединением заявки Ио 6 21 К 1/06 Н 05 Н 7/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий.6(088.8) Опубликовано 070981. Бюллетень Мо 33 Дата опубликования описания 07. 09. 81Научно-исследовательский институт ядернойфизики при Томском политехническом институтеим. С.М. Кирова(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ10 20 Изобретение относится к области радиационной физики и может использоваться для получения жесткого ультрафиолетового и рентгеновского излучения.Известен способ получения ультрафиолетового излучения, заключающийся в том, что сцинтиллятор, например кристаллы йа 3(С 5), облучают ионизирующим излучением, в результате чего возбужденный сцинтиллятор испускает излучение в ультрафиолетовой области 1).Такой способ .не пригоден для получения жесткого ультрафиолетового и рентгеновского излучения, а также. он не позволяет изменять спектральный состав излучения .беэ замены материала, на который направляют возбуждающее излучение. Известен способ получения рентгеновского излучения в линейных ускорителях, согласнокоторому ускорен ный пучок электронов направляют на 25 мишень, установленную на выходе ускорители (2),Известен способ получения рентге. - .новского излучения, заключающийся в том, что пучок электронов направ ляют на монокристаллический анод,ориентированный одним из главныхкристаллографических направлений параллельно пучку электронов 3 1.Наиболее близким техническим решением является способ получениярентгеновского излучения, заключающийся в том, что на монокристаллическую мишень направляют пучокзаряженных частиц и отбирают излучение с обратной стороны мишени внаправлениях аномального прохождения рентгеновского излучения с заданной длиной волны 14 3.5 Известные способы 2-4)позволяютполучить излучение только в рентгеновском диапазоне длин волн. Кроме того, интенсивность монохроматического излучения, получаемого вспособе 4, мала из-за неэффективного использования получаемого прнторможении электронов на аноде спектра.Цель изобретения заключается втом, чтобы расширить частотный диапазон и повысить интенсивность отбираемого излучения.Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе получения электромагнитногоизлучения, заключающемся н том, что на монокристаллическую мишень направляют пучок заряженных частиц и отбирают излучение с обратной стороны мишени, в качестве последней используют монокристалл с изогнутыми кристаллографическими плоскостями и направляют пучок релятивистских заряженных частиц над углом каналирования относительно поверхности моно- кристалла. 10При этом энергию отбираемого излучения задают кривизной кристаллографических плоскостей монокристаллической мишени.При этом используют монокрисгалл с кристаллографическими плоскостями, 15 составляющими угол от 30 до 80 с его поверхностью, на которую напранляют пучок заряженных частиц.Способ реализуют следующим образом. 20Рзлятивисткий пучок электронов или позитронов направляют на мишень изогнутый монокристалл - по касательной к какой-либо изогнутой главной кристаллографической плоскости. При таких условиях пучок заряженных частиц захватывается н режим каналиронания и движется вдоль этих изогнутых кристаллографических плоскостей.Движение по искривленной траектории вызывает электромагнитное излучение, максимум которого н спектре приходится на частоту Ос = 3/2 Ч К Я где Ч - скорость заряженной частицы; й - радиус кривизны кристалла,=(Л) ф.Частоту электромагнитного излучения регулируют путем или простого механического изменения радиуса изгиба кристалла при постоянной энергии, или изменения энергии электронов при постоянном радиусе изгиба. 4 О Диапазон получаемых частот лежит от жесткого ультрафиолетоного до рентгеновского излучения. Анализ условий каналиронания дает требуемую величину радиуса кринизны КсмЪ 10 4 ЕМэВ д 5 и толщины кристаллической пластины д см 1 й 10 ЕМэВ 1 при ограничении на угловой разброс па ающ го пучка ,электронов дЧ %1 / Е МэВ. Интенсивность получаемого излучения 50е с2/3 в2 б тем больше, чем меньше радиус кривизны кристалла. Кристаллическую пластину необходимовырезать так, чтобы кристаллографические плоскости составляли с ееповерхностью угол В от 30 до 80ОНижняя граница угла 300 ограничена большим эффектом отражения падающего пуЧка от пластины при скользящем падении. Верхняя граница 80 выбрана 0из условия получения изогнутых. кристаллографических направлений, таккак это возможно лишь при 6 с 90 О.Отбор получаемого ультрафиолетового или рентгеновского излучения б 5 производят со стороны выходной поверхности монокристалла н растворе угла, образованного касательными к изогнутым кристаллографическим плоскостям н точках их пересечения с поверхностью монокристалла.Пример осуществления способа.Для релятивистского пучка позитронов при каналиронании в плоскостном режиме в кристалле кремния минимальный радиус кривизны изгиба кристалла, для которого еще возможен эффект каналирования, составляет й мн -- Ед р/2 Оо где б р - межплоскостное расстояние : 2,0 А для канала (001); О - максимальная величина усредненного потенциала плоскости (001)=2 6 2 Р пр арф 50 эВ, где 2 - порядковый номер = 14; 1 заряд электрона; пр - плотность атомов в плоскости (001); а ф - радиус экранирования Томаса-ферми - 0,2.Для энергии частиц Е = 10 ГэВ и Е = 100 ГэВ максимум интенсивности приходится на к = 10 В,что составит 10 см и 1 м соответственно. Частоты этих максимумов излучения равны И/е 10 и 10 с " и лежат2 б -Л н области рентгеновского и гамма- диапазонов.Использование способа получения ультрафиолетового и рентгеновского излучения по сравнению с известными способами обеспечивает следующие преимущества:возможность изменения в более широком диапазоне частоты получаемого излучения простым механическим изменением радиуса изгиба кристалла;- повышение интенсивности получае - мого излучениявозможность применения изогнутого монокристалла как приставки к выводным каналам любых ускоряющих устройств, в том числе и линейных, что по сравнению с синхрогронным и ондуляторнцм излучением значительно удешевит источник за счет исключения дорогостоящей и сложной магнитной системы.Формула изобретения1. Способ получения электромагнитного излучения, заключающийся в том, что на монокристаллическую мишень направляют пучок заряженных частиц и отбирают излучение с обратной стороны мишени, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения интенсивности отбираемого излучения, н качестве мишени используют монокристалл с изогнутыми кристаллографическими плоскостями и направляют пучок релятивистских заряженных частиц под углом каналирова758933 Составитель К. КононовТехред А. Бабинец . Коррегтор С. Шекмар Редактор З, Ходакова Заказ 6749/64 Тираж 476 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ния относительно поверхности монокристалла,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что энергию отбирае.мого излучения задают кривизной кристаллографических плоскостей монокристаллической мишени.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что используютмонокристалл с кристаллографическимиплоскостями, составляющими угол от30 до 80 с его поверхностью, на коОторую направляют пучок заряженныхчастиц,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США М 326084 Г,кл. 250-77, опублик, 1966,2. Заявка Франции У 2176)05,л, Н 05 Н 9/ОО, опублнк. 1973. 3. Патент США М 3160779,кл, 313-330, опублик, 1964. 4, Заявка Японии У 49-43830, кл. 100 А 101, опублик. 1974 (прототип).