Аналитическая модель, позволяющая оптимизировать функционирование источников рентгеновского излучения на основе компактных электронных ускорителей, была разработана исследователями Томского политехнического университета (ТПУ) в сотрудничестве с коллегами. Новый метод может стать основой для способов изучения материалов на наноуровне, сообщили в пресс-службе вуза. 
«Для повышения фотонного выхода черенковского излучения в рентгеновском диапазоне частот применяются многослойные мишени из тонких пленок. Контроль параметров генерируемого излучения существенно затруднен из-за сложности теоретической модели этого процесса. Исследователи ТПУ в сотрудничестве с коллегами смогли аналитически решить сложную задачу о генерации излучения Вавилова-Черенкова, возникающего при движении заряженной частицы в многослойной структуре. Представленная модель наглядно показывает, как заряд электрона возбуждает рентгеновское излучение, проходя через слои мишени», — отмечается в сообщении.
В ходе исследования ученые установили несколько значимых закономерностей. Выяснилось, что параметрическое черенковское излучение от многослойной структуры может подавлять фотонный выход классического излучения Вавилова-Черенкова, возникающего в каждом отдельном элементе структуры, благодаря деструктивной интерференции. При этом выход излучения от многослойной структуры оказывается практически равным таковому от однородной мишени той же толщины, а спектральная зависимость, хотя и сохраняется, приобретает гибридный характер.
«Это открытие имеет важное международное значение. Нам впервые удалось подробно проанализировать эффект гибридного излучения в мягком рентгеновском диапазоне. Ранее это явление лишь упоминалось в мировых научных публикациях», — сообщил один из авторов исследования, старший научный сотрудник Международной научно-образовательной лаборатории «Рентгеновская оптика» ТПУ Михаил Шевелев.
Благодаря аналитической модели ученые смогут с необходимой точностью прогнозировать спектрально-угловые характеристики излучения, подбирать оптимальные параметры мишени для увеличения фотонного выхода и снижать энергозатраты на производство источников излучения.
В будущем предложенная модель позволит создавать эффективные источники мягкого рентгеновского излучения и улучшать 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.
Об исследовании
В исследовании принимали участие ученые Международной научно-образовательной лаборатории «Рентгеновская оптика» Инженерной школы ядерных технологий ТПУ и Троицкого института инновационных и термоядерных исследований. Исследование поддержано федеральной программой Минобрнауки России «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети». Результаты работы ученых опубликованы в журнале Radiation Physics and Chemistry (Q1, IF: 3,3).
Фото: hi-tech.mail.ru