Способ получения линейно поляризованного монохроматического рентгеновского излучения Советский патент 1993 года по МПК G21K1/06 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в рентгенографических исследованиях, а также в экспериментальной физике.

Целью изобретения является изменение положения плоскости поляризации излучения при сохранении направления поляризованного пучка о пространстве.

На чертеже изображена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ.

В способе используется параметрическое рентгеновское излучение (ПРИ). ПРИ облалает высокой степенью монохроматичности, малой угловой расходимостью и относительно высокой спектрально-угловой плотностью излучения. При экспериментальном исследовании поляризационных характеристик этого излучения выявлен ряд особенностей, отличающих ПРИ от других

источников рентгеновского излучения. Обнаружено, что при коллимации излучения степень поляризации зависит от размеров области наблюдения (размеров коллиматора), а направление поляризации - от местоположения точки наблюдения на дифракционном пятне. Для всех точек, лежащих вдоль диаметра проходящего через центр рефлекса, плоскость поляризации имеет одно и то же направление. Ясно, что положение этих точек определяется, прежде всего, азимутальной координатой (азимутальным углом в полярной системе координат, отсчитываемым от плоскости дифракции). Выделяя другие точки наблюдения, для которых р принимает другие значения, тем самым изменяют ориентацию плоскости поляризации излучения в пространстве. Направление пучка поляризомч

k

СА

а

о

ю

ванного излучения в пространстве практически не изменяется.

Можно получить точное выражение для угла наклона плоскости поляризации от азимутальной координаты р точки наблюдения. При этом считается, что как j), так и р отсчитываются от плоскости дифракции одинаковым образом. Тангенс определяется отношением а-, тг-компонент поля:

tgtf

vT

i

(О

где 3G- интенсивность а-компоненты излучения;

интенсивность я-компоненты излучения.

Выражения дляЗ и Заполучены в теории ПРИ. Их записывают в следующем оиде:

Зет-It sin2 «р.

Этг-ЭоС082рсо8 2бЬ.(2)

Величина Зо от р не зависит. Подставляя выражения (2) в формулу (1). получают

cos26k .(3)

Таким образом, для всех точек дифракционного пятна, имеющих азимутальную координату р, излучение будет линейно поляризовано со степенью поляризации, равной единице, а ориентация плоскости поляризации определяется соотношением

(3).

Поскольку в реальной ситуации область наблюдения на дифракционном пятне имеет конечные размеры (определяемые, например, размерами отверстия коллиматора), интенсивности Зд и П-ц- в выражениях (2) следует усреднить по конкретным размерам области наблюдения в каждом частном случае. При этом степень поляризации окажется несколько меньше 1. Размеры области наблюдения следует подбирать из условия оптимального соотношения между интенсивностью поляризованного излучения и степенью поляризации,

В известных способах изменение положения плоскости поляризации может осуществляться поворотом кристалла. В данном способе этот эффект достигается путем отбора излучения в точках, имеющих различную азимутальную координату f. Причем для каждого конкретного случая р определяется из соотношения (3). При изменении направления поляризации пучок поляризованного излучения практически не изменяет своего направления в пределах конуса излучения.

Способ осуществляется следующим образом. Пучок релятивистских заряженных частиц 1 направляют на монокристаллическую мишень под углом $в к набору кри

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сталлографических плоскостей 2. Проходя через кристалл, частицы генерируют кванты ПРИ, которые вылетают под углом 20в к направлению движения частиц Отбирая излучение в определенном месте дифракционного пятна, добиваются, чтобы излучение было поляризовано в нужном направлении. Азимутальную координату фточки наблюдения 3 относительно плоскости дифракции 4 определяют из соотношения (3).

Пример. Пучок электронов с энергией 900 МэВ направляют на плоскости (220) кристалла SI под углом &о 9°. При этом происходит генерация ПРИ под углом 2вв 18°. Энергия излучения определяется законом Брэгга и равна 20.6 кэВ. Для выделения необходимой области дифракционного пятна удобнее всего использовать щелевой коллиматор, поскольку он выделяет те точки дифракционного пятна, для которых азимутальная координата f принимает одинаковое значение. Следовательно, излучение в этих точках поляризовано одинаковым образом. Пусть нужно получить линейно поля- ризованное излучение, плоскость поляризации которого составляет угол 1р 45° с плоскостью дифракции Из формулы (3) находят, что для этого достаточно повернуть щель от плоскости дифракции на угол if) 43,4°. Степень поляризации зависит от размеров щелевого коллиматора. При ширине щели 4 мм и расстоянии до мишени 2 м степень поляризации более 0,8. Оценивают интенсивность поляризованного излучения. При токе 15 мА, что соответствует 10 электронов за сброс синхротрона Сириус, частоте сбросов 5 Гц, выходе рентгеновских фотонов фотон/электрон и ширине шели 4 мм интенсивность составляет 10 фотон/с.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать достаточно интенсивные пучки рентгеновского монохроматического линейно поляризованного излучения, легко изменять положение плоскости поляризации, сохраняв при этом неизменным, в пределах дифракционного пятна, направление поляризованного пучка.

Формула изобретения Способ получения линейно поляризованного монохроматического рентгеновского излучения, включающий направление пучка релятивистских заряженных частиц на монокристаллическую мишень под углом Брэгга ОБ к выбранной системе кристаллографических пло скостей и отбор рентгено- оского излучения под углом 20&к. направлению движения частиц, отличающ и и с я тем, что, с целью изменения положения плоскости поляризации при сохранении направления поляризованного пучка в пространстве, отбор излучения осуществляют в точках дифракционного отражения, азимутальная координата которых связана с заданным углом наклона плоскости поляризации iff соотношением tg у tg V cos 2 OB, причем углы у и р отсчитываются от плоскости дифракции.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в рентгенографических исследованиях, а также в экспериментальной физике. Целью изобретения является изменение положения плоскости поляризации излучения при сохранении направления поляризованного пучка в пространстве. Для этого пучок релятивистских заряженных частиц направляют на монокристаллическую мишень под углом &Е к какой-либо системе кристаллографических плоскостей. Параметрическое рентгеновское излучение, возникающее при прохождении заряженных частиц через кристалл, отбирают под углом 2вв в точках дифракционного пятна, азимутальная координата р которых связана с заданным углом наклона плоскости поляризации соотношением tg р tg V cos2 ОБ . 1 ил.