รังสีซินโครตรอนในช่วงรังสีเอกซ์ คุณสมบัติของรังสีซินโครตรอน การใช้งานในด้านต่างๆ

รังสีซินโครตรอน

แอนิเมชั่น

คำอธิบาย

การแผ่รังสีซินโครตรอน (Magnetobremsstrahlung) คือการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยอนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธภาพในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ รังสีซินโครตรอนเกิดจากการเร่งความเร็วที่เกี่ยวข้องกับความโค้งของวิถีการเคลื่อนที่ของอนุภาคในสนามแม่เหล็ก การแผ่รังสีที่คล้ายกันจากอนุภาคที่ไม่สัมพันธ์กันซึ่งเคลื่อนที่ไปตามวิถีวงกลมหรือเกลียวเรียกว่ารังสีไซโคลตรอน มันเกิดขึ้นที่ความถี่ไจโรแมกเนติกพื้นฐานและฮาร์โมนิกแรก เมื่อความเร็วของอนุภาคเพิ่มขึ้น บทบาทของฮาร์โมนิคสูงจะเพิ่มขึ้น เมื่อเข้าใกล้ขีดจำกัดสัมพัทธภาพ การแผ่รังสีในบริเวณฮาร์โมนิกสูงที่มีความเข้มข้นมากที่สุดจะมีสเปกตรัมที่เกือบจะต่อเนื่องกันและมีความเข้มข้นไปในทิศทางของความเร็วชั่วขณะในกรวยแคบที่มีมุมเปิด:

โดยที่ m และ e คือมวลและพลังงานของอนุภาค

กำลังการแผ่รังสีทั้งหมดของอนุภาคที่มีพลังงานเท่ากับ:

โดยที่ e คือประจุของอนุภาค

ความแรงขององค์ประกอบสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากกับความเร็วของอนุภาค

การพึ่งพาพลังงานที่ปล่อยออกมาอย่างมากต่อมวลของอนุภาคทำให้รังสีซินโครตรอนจำเป็นสำหรับอนุภาคแสง - อิเล็กตรอนและโพซิตรอน การกระจายสเปกตรัม (ตามความถี่ n) ของพลังงานที่ปล่อยออกมาถูกกำหนดโดยนิพจน์:

,

ที่ไหน ;

K 5/3 (h) เป็นฟังก์ชันทรงกระบอกของอาร์กิวเมนต์จินตภาพประเภทที่สอง

กราฟของฟังก์ชัน , เช่น. การกระจายสเปกตรัมแบบไร้มิติแสดงไว้ในรูปที่. 1.

การกระจายสเปกตรัมแบบไร้มิติของรังสีซินโครตรอน

ข้าว. 1

x คือความถี่ไร้มิติที่ถูกทำให้เป็นมาตรฐานกับความถี่ซินโครตรอน

ความถี่ลักษณะเฉพาะที่ค่าสูงสุดเกิดขึ้นในสเปกตรัมการปล่อยอนุภาคเท่ากัน (เป็น Hz):

โดยทั่วไปการแผ่รังสีของอนุภาคแต่ละตัวจะมีขั้วเป็นวงรีโดยมีแกนหลักของวงรีโพลาไรเซชันซึ่งตั้งฉากกับเส้นโครงที่มองเห็นได้ของสนามแม่เหล็ก ระดับของรูปไข่และทิศทางการหมุนของเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้าขึ้นอยู่กับทิศทางของการสังเกตด้วยความเคารพต่อกรวยที่อธิบายโดยเวกเตอร์ความเร็วของอนุภาครอบทิศทางของสนามแม่เหล็ก สำหรับทิศทางการสังเกตที่วางอยู่บนกรวยนี้ โพลาไรซ์จะเป็นเส้นตรง

ลักษณะการกำหนดเวลา

เวลาเริ่มต้น (บันทึกเป็น -9 ถึง -6)

อายุการใช้งาน (บันทึก tc จาก -9 ถึง 6);

เวลาย่อยสลาย (log td จาก -9 ถึง -6)

เวลาของการพัฒนาที่เหมาะสมที่สุด (บันทึก tk จาก -1 ถึง 5)

แผนภาพ:

การใช้งานทางเทคนิคของเอฟเฟกต์

การนำเอฟเฟกต์ไปใช้ทางเทคนิค

ผลที่ได้จะเกิดขึ้นจากเครื่องเร่งอนุภาคอันทรงพลังของอนุภาคที่มีประจุ - ซินโครตรอนและไซโคลตรอน

การใช้เอฟเฟ็กต์

เป็นครั้งแรกที่มีการสังเกตรังสีซินโครตรอนในตัวเร่งอิเล็กตรอนแบบไซคลิก (ในซินโครตรอนซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ได้รับชื่อ "ตัวปล่อยซินโครตรอน") การสูญเสียพลังงานที่ตัวปล่อยซินโครตรอน รวมถึงผลกระทบควอนตัมในการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่เกี่ยวข้องกับรังสีซินโครตรอน ต้องนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบเครื่องเร่งอิเล็กตรอนพลังงานสูงแบบไซคลิก ตัวปล่อยซินโครตรอนของเครื่องเร่งอิเล็กตรอนแบบไซคลิกใช้เพื่อสร้างลำแสงความเข้มสูงของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโพลาไรซ์ในบริเวณอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมและในบริเวณรังสีเอกซ์ "อ่อน" มีการใช้ลำแสงรังสีซินโครตรอนเอ็กซ์เรย์โดยเฉพาะใน การวิเคราะห์โครงสร้างเอ็กซ์เรย์

สิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งคือรังสีซินโครตรอนของวัตถุในจักรวาล โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิทยุโฟนที่ไม่ใช่ความร้อนของกาแล็กซี วิทยุที่ไม่ใช่ความร้อน และการแผ่รังสีแสงจากแหล่งที่ไม่ต่อเนื่อง ( ซูเปอร์โนวา พัลซาร์ ควาซาร์ กาแลคซีวิทยุ- ธรรมชาติของซินโครตรอนของการแผ่รังสีเหล่านี้ได้รับการยืนยันโดยคุณสมบัติของสเปกตรัมและโพลาไรซ์ของมัน ตามแนวคิดสมัยใหม่ อิเล็กตรอนเชิงสัมพัทธภาพซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของรังสีคอสมิกจะผลิตรังสีซินโครตรอนในสนามแม่เหล็กคอสมิกในคลื่นวิทยุและรังสีและอาจอยู่ในช่วงรังสีเอกซ์ การวัดความเข้มสเปกตรัมและโพลาไรเซชันของรังสีซินโครตรอนคอสมิกทำให้สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับความเข้มข้นและสเปกตรัมพลังงานของอิเล็กตรอนเชิงสัมพันธ์ ขนาดและทิศทางของสนามแม่เหล็กในส่วนห่างไกลของจักรวาล

ตัวอย่าง. ซินโครตรอนอิเล็กทรอนิกส์

ซินโครตรอนอิเล็กทรอนิกส์เป็นตัวเร่งเรโซแนนซ์แบบวงแหวนของอิเล็กตรอน (โพสิตรอน) ที่มีพลังงานตั้งแต่หลาย MeV ถึงหลายสิบ GeV ซึ่งความถี่ของสนามไฟฟ้าเร่งไม่เปลี่ยนแปลง สนามแม่เหล็กชั้นนำจะเพิ่มขึ้นตามเวลา และวงโคจรสมดุลไม่เปลี่ยนแปลง ในระหว่างรอบการเร่งความเร็ว โดยปกติแล้วอิเล็กตรอนจะมีสัมพัทธภาพสูงอยู่แล้วเมื่อถูกฉีดเข้าไป หากการเร่งความเร็วเริ่มต้นด้วยพลังงาน Ј 5 - 7 MeV จากนั้นเมื่อเริ่มต้นรอบการเร่งความเร็วจะใช้โหมดการเร่งความเร็วเบตาตรอน (ดูเบตาตรอน)

วิถีโคจรของอิเล็กตรอน (โพซิตรอน) ที่ถูกเร่งในซินโครตรอนจะเติมเต็มบริเวณวงแหวนในห้องสุญญากาศของคันเร่ง เมื่อหมุนเวียนอยู่ในนั้นอนุภาคจะกลับไปที่ช่องว่างเร่งเดียวกันซ้ำ ๆ ซึ่งมีการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับความถี่จำนวนเต็มคูณด้วย q (q і 1) เกินความถี่ของการปฏิวัติของอนุภาคในวงโคจรสมดุลที่เรียกว่า . ตัวเลข q เรียกว่าตัวประกอบความเร่ง แต่ละครั้งที่มันผ่านช่องว่าง เฟสของอนุภาคในอุดมคติ (สมดุล) ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แต่เฟสของอนุภาคจริงจะเปลี่ยนไปเล็กน้อย โดยจะสั่นไปรอบๆ ค่าสมดุล (ซิงโครนัส) ในระหว่างการเร่งความเร็ว ลำแสงของอนุภาคจะแตกตัวเป็นกลุ่มก้อน เติมเต็มพื้นที่บางส่วนใกล้กับค่าเฟสซิงโครนัส จำนวนกระจุกสูงสุดในวงโคจรคือ q

วิถีโคจรของอนุภาคในอิเล็กตรอนซิงโครตรอนโค้งงอด้วยความช่วยเหลือของแม่เหล็กไดโพลที่สร้างสนามแม่เหล็กนำ (หมุน) ในการโฟกัสอนุภาคในอิเล็กตรอนซิงโครตรอนสมัยใหม่ โดยปกติจะใช้สนามที่มีการไล่ระดับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กขนาดใหญ่ (การโฟกัสแบบแข็งหรือแรง) ฟังก์ชันการโค้งงอและการโฟกัสของสนามแม่เหล็กสามารถรวมกันได้ (แม่เหล็กที่มีฟังก์ชันรวม) หรือแยกออกจากกัน (ระบบแม่เหล็กที่มีฟังก์ชันแยกกัน) ในกรณีหลังนี้ การดัดแม่เหล็ก (การดัดวิถีของอนุภาค) จะสร้างสนามที่สม่ำเสมอ การเหนี่ยวนำแม่เหล็กในแม่เหล็กดัดงอ (และอนุพันธ์ของมันในเลนส์แม่เหล็ก) ในระหว่างรอบการเร่งความเร็วจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง (ส่วนใหญ่มักจะหลายครั้ง) ตามการเพิ่มขึ้นของโมเมนตัมของอนุภาคที่มีความเร่ง

ในส่วนโค้งของวิถีลำแสงอิเล็กตรอน (โพซิตรอน) จะปล่อยรังสีซินโครตรอนซึ่งสูตรจะกำหนดกำลังไฟฟ้าต่ออิเล็กตรอนทันที:

โดยที่ e คือประจุของอนุภาค

g คือปัจจัยลอเรนซ์ (อัตราส่วนของพลังงานทั้งหมดของอนุภาคต่อพลังงานนิ่ง)

R(s) - รัศมีความโค้งของวิถีในพื้นที่ที่มีพิกัด s

กำลังที่กระจายต่อการปฏิวัติจะเป็นสัดส่วนกับ ที่พลังงานอนุภาคสูง การสูญเสียการแผ่รังสีสามารถมีค่าได้หลาย MeV ต่อการปฏิวัติ เพื่อลดการสูญเสียจำเป็นต้องเพิ่มขนาดของอิเล็กตรอนซินโครตรอนซึ่งสัมพันธ์กับต้นทุนการก่อสร้างที่เพิ่มขึ้น ขนาดของซิงโครตรอนอิเล็กตรอนจริง (บางครั้งสูงถึงกิโลเมตร) ถูกกำหนดโดยการประนีประนอมที่สมเหตุสมผลระหว่างการดำเนินงาน (ส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบของไฟฟ้า) และต้นทุนเงินทุน การสูญเสียรังสีจะต้องได้รับการชดเชย ดังนั้นจึงเป็นประโยชน์ที่จะดำเนินการกระบวนการเร่งอิเล็กตรอนอย่างรวดเร็วด้วยจำนวนรอบที่ค่อนข้างน้อย (ซินโครตรอนอิเล็กตรอนแบบหมุนเร็ว) กำลังสูงสุดของระบบซิงโครตรอนอิเล็กตรอนความถี่สูงแบบเร่งที่พลังงานหลายสิบ GeV สามารถเข้าถึง ~ 1 MW

วรรณกรรม

1. ฟิสิกส์ พจนานุกรมสารานุกรมเล่มใหญ่ - ม.: สารานุกรมภาษารัสเซียเล่มใหญ่, 1999

2. พจนานุกรมโพลีเทคนิคใหม่ - ม.: สารานุกรมรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่, 2000

คำหลัก

• การแผ่รังสีแบบซิงโครนัส
• อนุภาคที่มีประจุ
• กฎการเคลื่อนที่เชิงสัมพันธ์
• สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ
• การแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ:

รังสีซินโครตรอน

- หนึ่งในประเภท: รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นที่เกิดจากอนุภาคที่มีประจุ (ในอวกาศ ส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอน) ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธภาพในสนามแม่เหล็ก สนาม ชม- มันถูกพบครั้งแรกในเครื่องเร่งอิเล็กตรอน - ซินโครตรอน แม็ก สนามทำให้วิถีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนโค้งงอ (ดู) และความเร่งของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น ทำให้เกิด el.-magn. รังสี กลไกนี้มักใช้เพื่ออธิบายวิทยุและแสง และเอ็กซ์เรย์ การแผ่รังสีของจักรวาลที่หลากหลาย แหล่งที่มา

การแผ่รังสีที่คล้ายกันของอนุภาคที่ไม่สัมพันธ์กัน (ดู) เกิดขึ้นบนพื้นฐาน ความถี่ไจโรแมกเนติกและฮาร์โมนิกแรก (q และ m คือประจุและมวลนิ่งของอนุภาค)

การแผ่รังสีจากอนุภาคสัมพัทธภาพที่มีประจุ เช่น อนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้กับความเร็วแสงมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากการแผ่รังสีของอนุภาคที่ช้า เนื่องจากปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ ความถี่ของแสงที่ปล่อยออกมาจากอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วในทิศทางการเคลื่อนที่ของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และความเข้มของการแผ่รังสีที่ฮาร์โมนิคสูงก็จะเพิ่มขึ้น สำหรับอนุภาคสัมพัทธภาพที่มีพลังงาน การแผ่รังสีในบริเวณฮาร์โมนิคสูงจะมีสเปกตรัมที่เกือบจะต่อเนื่องกันและมีความเข้มข้นในทิศทางของความเร็วชั่วขณะในกรวยแคบที่มีมุมเปิด

อิเล็กตรอนสัมพัทธภาพเคลื่อนที่ในแม่เหล็ก สนาม อธิบายวงกลม (หากไม่มีองค์ประกอบความเร็วตามแนวสนาม) หรือวงก้นหอย ความถี่การหมุนของมันในหน่วยแม็ก ฟิลด์ H คือ
. (1)

กรวยแคบซึ่งมีการแผ่รังสีอิเล็กตรอนอยู่ภายใน จะหมุนไปพร้อมกับการหมุนของเวกเตอร์ความเร็วชั่วขณะของอิเล็กตรอน (รูปที่) ซึ่งหมายความว่าผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ในระนาบของวงโคจรของอิเล็กตรอนจะเห็นการแผ่รังสีในช่วงเวลาที่ความเร็วของอิเล็กตรอนพุ่งเข้าหาเขา แฟลชจะตามมาตามช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งเป็นระยะเวลาของแฟลชแต่ละครั้ง

เนื่องจากอัตราการเกิดซ้ำของแสงวาบค่อนข้างสูง ผู้สังเกตจึงมองเห็นรังสีต่อเนื่องได้ สูงสุด เพาเวอร์ เอส.ไอ. อิเล็กตรอนหนึ่งตัวในช่วงความถี่หนึ่งหน่วยประมาณ ความถี่ [ดู (3)] ​​​​และในหน่วยมุมทึบเท่ากับ:
, (2)
โดยที่ H แสดงเป็น E ที่ความถี่ต่ำกว่า การแผ่รังสีจะลดลง และที่ความถี่สูงกว่า ก็จะลดลงแบบเอกซ์โปเนนเชียล

S.i. มีคุณสมบัติที่สำคัญ สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ในระนาบวงโคจรของอิเล็กตรอนพอดี การแผ่รังสีจะเป็นโพลาไรซ์เชิงเส้นกับโพลาไรเซชันทางไฟฟ้า เวกเตอร์ที่วางอยู่ในระนาบการโคจร ที่ระยะเชิงมุมจากระนาบนี้ โพลาไรซ์จะเป็นวงรี โดยมีสัญญาณต่างกันบนทั้งสองด้านของระนาบ นอกจากนี้ ความเข้มของรังสีโพลาไรซ์ทรงรีไม่มีนัยสำคัญ เมื่อหาค่าเฉลี่ยการแผ่รังสีของระบบอิเล็กตรอน จะเหลือเพียงโพลาไรเซชันเชิงเส้นเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่งคือระบบของอิเล็กตรอนสัมพัทธภาพที่อยู่ในสนามแม่เหล็กที่เป็นเนื้อเดียวกัน สนาม ให้ Si โพลาไรซ์เชิงเส้น ด้วยไฟฟ้า เวกเตอร์ที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็ก

หากอิเล็กตรอนทุกตัวมีพลังงานเท่ากันโดยประมาณ สเปกตรัมการปล่อยของระบบนี้จะมีความถี่สูงสุด
(เฮิร์ตซ์) (3)
ในที่ว่าง ภายใต้เงื่อนไข อิเล็กตรอนเชิงสัมพัทธภาพมีพลังงานต่างกัน ส่วนใหญ่แล้วการกระจายพลังงานของอิเล็กตรอนจะประมาณด้วยฟังก์ชันกำลัง กล่าวคือ จำนวนอิเล็กตรอน N ต่อหน่วย ปริมาตรที่มีพลังงานตั้งแต่ E ถึง:
, (4)
ที่ไหน เคและ - ค่าคงที่

ส.ไอ. หน่วย ปริมาตรในมุมตันของหน่วยและในช่วงความถี่ของหน่วย (ที่เรียกว่าการแผ่รังสี) ถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์:
, (5)
โดยที่ค่าสัมประสิทธิ์ตัวเลขขึ้นอยู่กับใกล้กับ 0.1-0.2 ที่ ระดับของโพลาไรเซชันเชิงเส้นของรังสีนี้เท่ากับ ขนาดเรียกว่า ส.ไอ.

หากความเข้มข้นของอิเล็กตรอนเชิงสัมพัทธภาพไม่สูงเกินไป ความเข้มของการแผ่รังสีจะถูกกำหนดโดย f-le โดยที่ ล- ขนาดของพื้นที่รังสี ที่อิเล็กตรอนที่มีความเข้มข้นสูงจำเป็นต้องคำนึงถึงการดูดซึมในตัวเองด้วย ค่าสัมประสิทธิ์อัตราส่วน การแผ่รังสีเป็นค่าสัมประสิทธิ์ การดูดซึม:
, (6)
ค่าสัมประสิทธิ์ตัวเลขอยู่ที่ไหน เปลี่ยนจาก 0.7 เป็น 0.1 ที่ .

คุณสมบัติพื้นฐานของรังสีซินโครตรอน

รังสีซินโครตรอน (SR) ถูกปล่อยออกมาจากอนุภาคที่มีประจุ (อิเล็กตรอน โปรตอน โพซิตรอน) ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธภาพตามแนววิถีโค้ง การสร้าง SR เกิดจากการมีอยู่ของความเร่งสู่ศูนย์กลางในอนุภาค ทำนายไว้เมื่อปลายศตวรรษที่ผ่านมาและค้นพบเมื่อเกือบ 50 ปีที่แล้ว (พ.ศ. 2488) ในตอนแรก SR ถือเป็น "การรบกวน" ในการทำงานของเครื่องเร่งความเร็วแบบวงจร - ซินโครตรอน เฉพาะในช่วง 10¼15 ปีที่ผ่านมาเท่านั้นที่ SR ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยด้วยคุณสมบัติเฉพาะที่โดดเด่นมากมายและความเป็นไปได้ในการนำไปประยุกต์ใช้

โครงสร้างของอุปกรณ์กักเก็บอิเล็กตรอน

PM - แม่เหล็กดัด; B - สนามแม่เหล็ก; P คือเวกเตอร์โพลาไรเซชันของโฟตอนที่ปล่อยออกมาในระนาบการโคจรของอิเล็กตรอน Ш คือช่องของช่องสัญญาณออก ซึ่งจำกัดความกว้างแนวนอนของลำแสง SR

SI มีคุณสมบัติพิเศษดังต่อไปนี้:

SI - การแผ่รังสีที่มีการชนกันของลำแสงสูงเป็นพิเศษ ลำแสง SR ถูกปล่อยออกมาโดยอิเล็กตรอนในวงสัมผัสของวิถีโคจรและมีความแตกต่างเชิงมุม y»g -1 โดยที่ g คือปัจจัยสัมพัทธภาพ (อัตราส่วนของพลังงานอิเล็กตรอน E ในวงแหวนกักเก็บต่อพลังงานนิ่งของอิเล็กตรอน E 0 =0.511 เมกะโวลท์); สำหรับค่าทั่วไปของ E»1GeV เรามี g»10 3 และ y»1mra¶

SR มีสเปกตรัมที่กว้าง ต่อเนื่อง และปรับแต่งได้ง่าย ครอบคลุมช่วงรังสีเอกซ์เกือบทั้งหมดและบริเวณอัลตราไวโอเลต (0.1¼100 นาโนเมตร) เพื่ออธิบายคุณสมบัติสเปกตรัมของ SR จึงมีการนำแนวคิดเรื่องความยาวคลื่นวิกฤต l c มาใช้ นี่คือความยาวคลื่นที่แบ่งสเปกตรัมพลังงาน SR ออกเป็นสองส่วนเท่าๆ กัน (พลังงานทั้งหมดของโฟตอนที่ปล่อยออกมาซึ่งมีความยาวคลื่นน้อยกว่า l s เท่ากับพลังงานทั้งหมดของโฟตอนที่มีความยาวคลื่นมากกว่า l s)

SI มีความเข้มข้นสูงมาก ความเข้มของ SR ในช่วงรังสีเอกซ์ที่สำคัญที่สุดสำหรับการวิจัยและเทคโนโลยีมีค่ามากกว่าความเข้มของหลอดรังสีเอกซ์มากกว่าห้าลำดับความสำคัญ

SR มีโพลาไรเซชันตามธรรมชาติ: เป็นเส้นตรงอย่างเคร่งครัดบนแกนลำแสง (เวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าอยู่ในระนาบของวงโคจรอิเล็กตรอน) และเป็นวงกลมอย่างเคร่งครัดที่ขอบของมัน โพลาไรเซชันของ SR มีบทบาทสำคัญในวิธีการที่มีความแม่นยำหลายวิธีในการศึกษาวัสดุและโครงสร้างของไมโครอิเล็กทรอนิกส์

คุณสมบัติเฉพาะของรังสีซินโครตรอนที่ระบุไว้ข้างต้นทำให้สามารถยกระดับเทคโนโลยีไมโครซับไมครอนและวิธีการวิเคราะห์สำหรับการวินิจฉัยโครงสร้างการทำงานของซับไมครอนไปสู่ระดับเชิงคุณภาพใหม่ได้

ความแตกต่างในระบบการรับแสงโดยใช้รังสีซินโครตรอน

การพิมพ์หินด้วยรังสีเอกซ์โดยใช้รังสีซินโครตรอนเป็นกระบวนการทางเทคโนโลยีที่มีหลายปัจจัย ซึ่งพารามิเตอร์ของส่วนประกอบต่างๆ ของระบบการพิมพ์หินมีบทบาทสำคัญ ได้แก่ แหล่งกำเนิดรังสี ช่องสัญญาณเอาท์พุต หน้ากากเอ็กซ์เรย์ ความต้านทานรังสีเอกซ์

ปัจจัยหลักที่กำหนดความสามารถที่เป็นไปได้ของวิธีการพิมพ์หินในเทคโนโลยีไมโคร VLSI คือความละเอียดหรือขนาดขั้นต่ำขององค์ประกอบหน้ากากเอ็กซเรย์ที่ผลิตซ้ำได้อย่างน่าเชื่อถือในส่วนต้านทาน ในการพิมพ์หิน X-ray ความละเอียดจะถูกกำหนดโดยธรรมชาติของคลื่นของการแผ่รังสี X-ray (การบิดเบือนการเลี้ยวเบน) ในทางกลับกันโดยธรรมชาติที่ไม่ใช่ในท้องถิ่นของการก่อตัวของภาพที่แฝงอยู่จริง (การสร้างภาพถ่าย - และอิเล็กตรอนแบบออเกอร์โดยโฟตอนรังสีเอกซ์และการเปิดรับความต้านทานรองโดยอิเล็กตรอนเหล่านี้) นอกจากนี้ความละเอียดทางเทคโนโลยีที่แท้จริงยังขึ้นอยู่กับกระบวนการพัฒนาของภาพแฝงที่เกิดขึ้นอีกด้วย

ในการประเมินประสิทธิภาพของระบบการเปิดรับแสงเอ็กซ์เรย์พิมพ์หินในพื้นที่สเปกตรัมเฉพาะ จำเป็นต้องคำนึงถึงไม่เพียงแต่ประสิทธิภาพสเปกตรัมของการต้านทานรังสีเอกซ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความโปร่งใสของรังสีเอกซ์ด้วย ซึ่งก็คือความสามารถในการรับแสง ลักษณะของช่องสัญญาณเอาต์พุต SR แบบพิมพ์หิน ดังนั้น ในระบบการเปิดรับแสงโดยใช้รังสีเอกซ์ (ตัวอย่างเช่น ในระบบการเปิดรับแสงด้วยภาพพิมพ์หินด้วยรังสีเอกซ์) หนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญคือคอนทราสต์ของภาพเอ็กซ์เรย์ที่ได้ (ตัวอย่างเช่น คอนทราสต์ของภาพแฝงใน ต้านทานรังสีเอกซ์)

แผนภาพของระบบการฉายรังสีเอกซ์ในคาน SR

หน้าต่างสูญญากาศ 1 อัน; หน้ากากเอ็กซ์เรย์ 2 เมมเบรน; 3-หน้ากาก; 4 ต่อต้าน; แผ่นทำงาน 5 แผ่น

การแผ่รังสีของ h-cs ที่เคลื่อนที่ในกระแสสลับ ไฟฟ้า และแม็ก ฟิลด์ที่เรียกว่า รังสีอันเดอร์เลเตอร์ ทราย. เนื่องจากการเร่งความเร็วที่เกี่ยวข้องกับความโค้งของวิถีการเคลื่อนที่ของ h-c ในสนามแม่เหล็ก สนาม. รังสีที่คล้ายกันนั้นไม่สัมพันธ์กัน h-ts เคลื่อนที่ไปตามวิถีวงกลมหรือเกลียวเรียกว่า รังสีไซโคลตรอน มันเกิดขึ้นบนพื้นฐาน ความถี่ไจโรแมกเนติกและฮาร์โมนิกแรก ด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้น บทบาทของฮาร์โมนิคสูงจะเพิ่มขึ้น เมื่อเข้าใกล้ญาติ จำกัดรังสีในพื้นที่สูงสุด ฮาร์โมนิคที่มีความเข้มข้นสูงจะมีสเปกตรัมที่เกือบจะต่อเนื่องกันและมีความเข้มข้นไปในทิศทางของความเร็วชั่วขณะในกรวยแคบที่มีมุมเปิด y=mc2/? โดยที่ m และ? - และพลังงาน h-tsy

โดยที่ e - h-tsy, H^ - ส่วนประกอบของแมกนีเซียม สนามที่ตั้งฉากกับความเร็วของ h-tsy การพึ่งพากำลังที่ปล่อยออกมาอย่างมากกับมวลของอนุภาคทำให้ S. และ สูงสุด จำเป็นสำหรับแสง h-ts-el-novs และโพซิตรอน กำลังแผ่สเปกตรัม (ตามความถี่ n) ถูกกำหนดโดยนิพจน์:

K5/3(h) - ทรงกระบอก ฟังก์ชันของอาร์กิวเมนต์จินตภาพชนิดที่สอง ตารางการทำงาน

แสดงในรูป ความถี่ลักษณะเฉพาะซึ่งคิดเป็นค่าสูงสุดในสเปกตรัมการแผ่รังสีของอนุภาคจะเท่ากัน (เป็น Hz):

n»0.29 nc=l.8 1,018H^?2epr=4.6 10-6РH^?2ev.

แผนกรังสี โดยทั่วไปอนุภาคจะมีขั้วเป็นวงรีโดยมีแกนหลักของวงรีโพลาไรเซชันซึ่งตั้งฉากกับเส้นโครงแม่เหล็กที่มองเห็นได้ สาขา ระดับของวงรีและทิศทางการหมุนของเวกเตอร์ความเข้มไฟฟ้า สนามจะขึ้นอยู่กับทิศทางของการสังเกตด้วยความเคารพต่อกรวยซึ่งอธิบายโดยเวกเตอร์ความเร็วของอนุภาครอบทิศทางแม่เหล็ก สาขา สำหรับทิศทางการสังเกตที่วางอยู่บนกรวยนี้เป็นเส้นตรง

เป็นครั้งแรกที่ส.และ. สังเกตเป็นวัฏจักร เครื่องเร่งอิเล็กตรอน (ในซินโครตรอนซึ่งเป็นเหตุให้ได้รับชื่อ "S. i") การสูญเสียพลังงานของ S. p. รวมถึงสิ่งที่เกี่ยวข้องกับ S. และ ควอนตัม ต้องคำนึงถึงผลกระทบในการเคลื่อนที่ของ c-c เมื่อออกแบบวงจร เครื่องเร่งอิเล็กตรอนพลังงานสูง ส. และวงจร. เครื่องเร่งอิเล็กตรอนถูกใช้เพื่อสร้างลำแสงเข้มข้นของแม่เหล็กอิเล็กตรอนแบบโพลาไรซ์ การแผ่รังสีในบริเวณรังสียูวีของสเปกตรัมและในบริเวณรังสีเอกซ์ "อ่อน" รังสี; คานเอ็กซ์เรย์ ทราย. ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างเอ็กซ์เรย์โดยเฉพาะ

สิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งคือ S. และ. ช่องว่าง วัตถุต่างๆ โดยเฉพาะวิทยุโฟนที่ไม่ใช่ความร้อนของกาแล็กซี วิทยุที่ไม่ใช่ความร้อนและออปติคอล การแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดที่ไม่ต่อเนื่อง (ซูเปอร์โนวา พัลซาร์ ควาซาร์ กาแลคซีวิทยุ) ธรรมชาติของซินโครตรอนของการแผ่รังสีเหล่านี้ได้รับการยืนยันโดยคุณสมบัติของสเปกตรัมและโพลาไรซ์ของมัน ตามสมัยนิยม การเป็นตัวแทนญาติ el-ny ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของรังสีคอสมิก ให้ S. และ ในที่ว่าง แม็ก สนามวิทยุ ออปติคอล และแม้กระทั่งช่วงเอ็กซ์เรย์ การวัด ความเข้มและโพลาไรเซชันของอวกาศ ทราย. ช่วยให้คุณได้รับข้อมูลเกี่ยวกับความเข้มข้นและพลังงาน สเปกตรัมสัมพัทธ์ ใหม่ ขนาดและทิศทางของแม่เหล็ก ทุ่งนาในส่วนห่างไกลของจักรวาล

พจนานุกรมสารานุกรมกายภาพ - ม.: สารานุกรมโซเวียต. . 1983 .

รังสีซินโครตรอน

- รังสีเบรมสตราลุงแม่เหล็กที่ปล่อยออกมาจากประจุสัมพัทธภาพ อนุภาคในสนามแม่เหล็กที่เป็นเนื้อเดียวกัน สนาม. การแผ่รังสีของอนุภาคด้วยรังสีอันดูเลเตอร์ ทราย. เนื่องจากการเร่งความเร็วของอนุภาคที่เกิดขึ้นเมื่อวิถีการเคลื่อนที่โค้งงอในสนามแม่เหล็ก สนาม. การแผ่รังสีที่คล้ายกันจากอนุภาคที่ไม่สัมพันธ์กัน โดยที่ ที -มวลนิ่ง - พลังงานอนุภาค

กำลังการแผ่รังสีทั้งหมดของอนุภาคที่มีพลังงานเท่ากับตำแหน่งที่ อี -ประจุของอนุภาคนั้นเป็นส่วนประกอบแม่เหล็ก สนามตั้งฉากกับความเร็วของมัน ดังนั้นการกระจายตัวของพลังงานที่แผ่ออกมาจึงถูกกำหนดโดยนิพจน์

โดยที่ a เป็นทรงกระบอก ฟังก์ชันของอาร์กิวเมนต์จินตภาพชนิดที่สอง ความถี่ลักษณะเฉพาะที่สอดคล้องกับค่าสูงสุดในสเปกตรัมการปล่อยอนุภาคคือ:

แผนกรังสี โดยทั่วไปอนุภาคจะมีขั้วเป็นวงรี โดยแกนหลักของวงรีโพลาไรเซชันจะตั้งฉากกับเส้นโครงแม่เหล็กที่มองเห็นได้ สาขา ระดับของวงรีและทิศทางการหมุนของเวกเตอร์ความเข้มไฟฟ้า สนามขึ้นอยู่กับทิศทางของการสังเกตที่สัมพันธ์กับกรวย โพลาไรเซชันของรังสีจะเป็นเส้นตรง

เป็นครั้งแรกที่ส.และ. ทำนายโดย A. Schott (A. Schott, 1912) และสังเกตเป็นวัฏจักร เครื่องเร่งอิเล็กตรอน (ในซินโครตรอนซึ่งเรียกว่าการวิเคราะห์โครงสร้างเอ็กซ์เรย์, เอ็กซ์เรย์สเปกโทรสโกปี ฯลฯ

สิ่งที่น่าสนใจยิ่งกว่าคือ S. และ. ช่องว่าง วัตถุต่างๆ โดยเฉพาะวิทยุโฟนที่ไม่ใช่ความร้อนของกาแล็กซี วิทยุที่ไม่ใช่ความร้อนและออปติคอล การแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดที่ไม่ต่อเนื่อง (ซูเปอร์โนวา พัลซาร์ ควาซาร์ กาแลคซีวิทยุ) ธรรมชาติของซินโครตรอนของการแผ่รังสีเหล่านี้ได้รับการยืนยันโดยคุณสมบัติของสเปกตรัมและโพลาไรซ์ของมัน อิเล็กตรอนสัมพัทธภาพซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของจักรวาล รังสีเข้าสู่จักรวาล แม็ก ฟิลด์ให้องค์ประกอบซินโครตรอนของจักรวาล การแผ่รังสีทางวิทยุ แสง และการเอ็กซ์เรย์ ความหมาย: Sokolov A. A. , Ternov I. M. , สัมพัทธภาพ, M. , 1974; Kulipanov G.N., SKRINSKY A.N., การใช้รังสีซินโครตรอน: รัฐและโอกาส, UFN, 1977, v. 122, v. 3; รังสีซินโครตรอน คุณสมบัติและการประยุกต์ ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2524 S. I. Syrovatsky

สารานุกรมกายภาพ. ใน 5 เล่ม - ม.: สารานุกรมโซเวียต. หัวหน้าบรรณาธิการ A. M. Prokhorov. 1988 .

ดูว่า "SYNCHROTRON RADIATION" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

รังสีซิงโครตรอนในฟิสิกส์ การไหลของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผลิตโดยอิเล็กตรอนพลังงานสูง ซึ่งจะเพิ่มความเร็วอย่างต่อเนื่องเมื่อเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก รังสีซินโครตรอนสามารถอยู่ในรูปของรังสีเอกซ์ได้... ... พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค

- (Magnetobremsstrahlung) การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยอนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธภาพในสนามแม่เหล็กที่โค้งงอวิถีของพวกมัน พบครั้งแรกในซินโครตรอน (จึงเป็นที่มาของชื่อ) ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

รังสีซินโครตรอน- นร. อิเล็กตรอนส่องสว่าง การแผ่รังสีแสงที่เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเชิงสัมพัทธภาพเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางโค้ง หมายเหตุ คำนี้สามารถใช้เพื่ออ้างถึงทั้งกระบวนการแผ่รังสีและผลลัพธ์ของรังสี [ของสะสม... ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซินโครตรอน ... Wikipedia

คำว่ารังสีซินโครตรอน คำในภาษาอังกฤษ รังสีซินโครตรอน คำพ้องความหมาย รังสีเบรมส์สตราลุงแม่เหล็ก คำย่อ SI คำที่เกี่ยวข้อง EXAFS, XAFS คำจำกัดความ รังสีเบรมส์สตราลุงที่ปล่อยออกมาจากอนุภาคที่มีประจุสัมพัทธภาพใน ... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

การแผ่รังสีแมกนีโอเบรมส์สเตรลุง การปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยอนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธภาพในสนามแม่เหล็ก การแผ่รังสีเกิดจากการเร่งความเร็วที่เกี่ยวข้องกับความโค้งของวิถีการเคลื่อนที่ของอนุภาคในสนามแม่เหล็ก… … สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

- (การแผ่รังสีแม่เหล็กเบรมสตราลุง) แม่เหล็กไฟฟ้า รังสีที่ปล่อยออกมาจากอนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กที่เป็นเนื้อเดียวกัน สนามตามวิถีโค้งด้วยความเร็วสัมพัทธภาพ ทราย. ถูกพบครั้งแรกในซินโครตรอน (จึงเป็นที่มาของชื่อ) หลัก... ... สารานุกรมเคมี

การแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกประจุโดยอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธภาพในสนามแม่เหล็กที่โค้งงอวิถีของมัน พบครั้งแรกในซินโครตรอน (จึงเป็นที่มาของชื่อ) * * * รังสีซินโครตรอน ซินโครตรอน... ... พจนานุกรมสารานุกรม

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กด้วยความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง ชื่อนี้เกิดจากการที่รังสีดังกล่าวถูกพบครั้งแรกในเครื่องเร่งปฏิกิริยานิวเคลียร์ซินโครตรอน.... ... พจนานุกรมดาราศาสตร์

รังสีซินโครตรอน- sinchrotroninis spinduliavimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektringųjų dellių, kertančių magnetinį laukón greičiu, beveik lygiu šviesos greičiui, sukeltas elektromagnetinis spinduliavimas. ทัศนคติ: engl. การแผ่รังสีความเร่ง;… … Chemijos ยุติ aiškinamasis žodynas

หนังสือ

• รังสีซินโครตรอน วิธีการศึกษาโครงสร้างของสาร Fetisov Gennady Vladimirovich รังสีซินโครตรอน (SR) คืออะไร ผลิตได้อย่างไร และมีคุณสมบัติพิเศษอะไรบ้าง มีอะไรใหม่เมื่อเทียบกับรังสีเอกซ์จากหลอดเอ็กซ์เรย์สามารถ...