Способ генерации электромагнитного излучения

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4(5 ц С 2ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 0 АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте(56) 1, Патент США Р 3260846,кл. 250-77, опублик. 1966,2. Кумахов М.А. К вопросу поворо/ та заряженных частиц на кристалле.Письма в ЖТФ, 1979, т. 5, вып24,с. 1530 (прототип).3. Авторское свидетельство СССРУ 573101, кл. Н 05 Н 7/00, 1979;(54)(57) СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, включающий облучение.коллимированным потоком реля"тивистских заряженных частиц монокристаллической пластины, ориентированной своей поверхностью к оси пучическоши м , мндхарда, тем, что ка под углго угла Л тлича ийсяия интен лью увеличе стину чения, п магнитно ивности и оле однороднтью помещают напряжен ДЕ еа Укорость .частицы;аряд частицы;Рость света;атомное расстоян М е с - ско а - межталл в криспластины;я частицы,которого лежельной рабоче н Е - энерсиловые линикости, пара т в плос- плоскости пластины, пучка заряже перпендику ых частиц. ны оси ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ50 энергия частицы11010Изобретение относится к способам получения потоков электромагнитного излучения и может быть использовано при создании источников ионизирующего излучения, применяемых в радиационной технологии и при диагностике материалов и изделий.Известен способ генерации электромагнитного излучения в ультрафиолетовой области с помощью источника за ряженных частиц и кристаллического сцинтиллятора, например Иа 1(Сз), Возбужденный при облучении заряженными частицами сцинтиллятор испускает кванты излучения Я .15Однако такай способ не позволяет получить излучение рентгеновского диапазона а т:1 кже не позволяет регули-. ровать частоту излучения без замены используемого кристалла. 20Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ генерации электромагнитного излучения, включающий облучение колли- мираванньМ потоком релятивистских 25 заряженных частиц двух параллепьных друг другу монокристаллических пластин 2 .Пластины расположены вдоль направления распространения пучка и ориентированы по отношению к осипучка так, что уголмежду пучком и поверхностью пластины меньше критического угла Линдхарда, Траекторий движения частицы пучка при этом представляет35 собой периодическую линию с длинои периода 2 В/ 1 (где бя - расстояние между пластинами) вследствие многократного рассеяния от поверхностей кристаллических пластин, При подходе 4 О частицы к атомной плоскости имеет место скользящее отражение ат поверхности и релятивистская частица будет вследствие эффекта Допплера излучать кванты с длиной волны445(с где : Ет Е - лоренц-факторчастицы; Для Г = 1 ГэВ при расстоянии, например, между кремниевыми пластина- . ми- 10 мкм и угле падения Я =3х 10 град излученуе лежит в области 55 длин волн Ъ ф 102 А.Такой способ обладает рядом недостатков. Во-первых, неабходиио использовать пучки заряженных частиц с минимальньпи поперечными размерами, так как при поверхностном каналировании реализуется скользящее рассеяние, Так, при поперечном размере пучка Зал- О, 1 мм для позитронов с энергией 1 ГэВ величина зоны однократного рассеяния будет равнаб д / 11 - 0,3 и. Во-вторых, получение излучения в жестком диапазоне требует решения еще более сложных технических задач, поскольку в этом случае необходимо использовать пу 1 ки частиц с энергией1,0 ГэВ, Тогда. зона однократного взаимодействия пучка позитронов с поверхностью кристалла достигнет несколько метров и изготовление совершенных кристаллов для такого ондулятора практически невозможно. В-третьих, необходимо ориентировать кристаллы так. чтобы кристаллографические направления одного кристалла г пределах критического угла Линдхарда были параллельны со-. ответствующим кристаллографическим направлениям др" гого кристалла что представляет при больших энергиях заряженных частиц и малых расстояниях между кристалламп значительную трудность. Более того, интенсивность получаемого излучения определяется кратностью отражения частиц от поверхностей кристаллов, которая в при" веденном способе с кристаллами реаль- - ных размеров составляет величину не более 1-2.Цель изобретения - увеличение интенсивности получаемого электромагнитного излучения еЦель достигается тем, что в способе генерации электромагнитного излучения, включающем облучение коллимированным потоком релятивистских заря. женных частиц монокристаллической пластины, ориентированной своей поверхностью к оси пучка под углбм Ю , меньшим критического угла Линдхарда, пластину помешают в однородное посто- янное магнитное поле напряженностьюР - с Кс 2(р - 5еь ео1101050 Редактор Л.Письман Техред С.Легеза Корректор, М.Демчик. Заказ 578/4 Тираж 408 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 Н =0,5 кгс. При меньших значениях частица отразится от поверхности.монокристаллической пластины один раз и положительный эффект не наблюдается. При значении напряженности поля 5рЕй 2 й - - положительный эффект такжечсне достигается, поскольку не реализуется эффект каналирования. В связи с10 этим на величину магнитного поля необходимо наложить ограничения9 е де. 2 Ц 1 - Н 2 РеЬ еа15Пример конкретной реализации спо-, соба.В качестве источника заряженных11 11 частиц используем синхротрон Сириус с энергией электронов 1 =1 ГэВ и уг 20 ловой расходимостью пучка Щ1 ф 10 "град. Монокристаллнческая пластина размерами (40 х 10 х 1) мм изготовлена из кремния, так что кристаллографическая плоскость (110) совпада 25 ет с наибольшей по площади гранью пластины. Рабочая поверхность пластины, на которую падает пучок электронов, с целью уменьшения диффузного отражения и.поглощения, подвергнута вначале шлифовке, а затем химичес З 0 кой полировке. Пластину ориентируют. так, что пучок электронов полностью падает на один ее край, а угол падения Ч" с Ц =0,3 мрад. Монокристаллическую пластину помещают в магнит , ное поле, однородное по всей длине кристалла, с напряженностью Н = =100 кгс, что удовлетворяет ограничению на величину магнитного поля, При этом радиус описываемой элек тронами дуги Й = в=30 см, а6 ЕеИрасстояние между точками отражения составляет 181, 2 Ч 1 - 1,8.10см. Чаким образом, на длине пластины 1 =40 мм пучок испытывает более 200 отражений. Генерируемое при этом излучение отбирается за пластиной с помощью выходного коллиматора.Длина волны спектрального пика получаемого излучения Ъ =6 для Е= =1 Гэ и Н=100 кгс составляет -0,5 А, что более чем в 200 раз жеСтче длины волны излучения ондулятора Во = /2 у а 100 А, с этой хе энергией электронов Е и напряженностью поля-Н и с наиболее распространенными значениями периодичности 0 ОН82 Е СоМощность излучения ф = р полученная предложенным способом, пре- вышает мощность излучения магнитного ондулятора, выбранного нами за базовый объект 3, более чем на четыре порядка.Полная энергия излучения частицы в таком источнике превышает полную излученную энергию частицы в ондуляторе в три раза. Кроме того, предлагаемый источник позволяет изменением напряженности магнитного поля Н регулировать длину волны излучения, так как %68Н, что невозможно для магнитных ондуляторов.Таким образом, использование предложенного способа генерации электромагнитного излучения обеспечит по сравнению с прототипом увеличение интенсивности более чем в 180 раз, а по сравнению с базовым объектом увеличение мощности излучения более чем на четыре порядка, получение более жесткого излучения и возможности регулирования длины волны излучения.