Параметрическое рентгеновское излучение протонов в монокристаллах кремния и его применение для формирования рентгеновского пучка на протонных ускорителях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

904607261

На правах рукописи

ГОШОКОВ Руслан Мухамедович

ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ПРОТОНОВ В МОНОКРИСТАЛЛАХ КРЕМНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ПУЧКА НА ПРОТОННЫХ УСКОРИТЕЛЯХ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

г г июл 2ою

Нальчик- 2010

004607261

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Карачаево-Черкесская государственная технологическая академия»

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор, лауреат Государственной премии РФ Бавижев Мухамед Данильевмч

Официальные оппоненты:

доктор физико математических наук, профессор Хоконов Мурат Хазреталиевич

Защита состоится 1 июля 2010 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.076.02 при Кабардино-Балкарском государственном университете по адресу: 360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173, зал заседаний диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кабардино-Балкарского государственного университета.

Автореферат разослан 30 мая 2010г.

Ученый секретарь

кандидат физико-математических наук, доцент Карпенко Сергей Валентинович

Ведущая организация:

Ставропольский государственный университет

диссертационного совета

А.А. Ахкубеков

Общая характеристика работы Актуальность темы.

Диссертационная работа посвящена исследованию параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) протонов высокой энергии в монокристаллах кремния, его практическому применению для формирования рентгеновских пучков на ускорителях с целью расширения их функциональных возможностей и созданию дополнительных условий для реализации ряда прикладных задач на базе уже существующих протонных ускорителей. В качестве механизма генерации рентгеновского излучения с регулируемыми параметрами в работе рассматривается параметрическое рентгеновское излучение заряженных частиц в ориентированных монокристаллах.

Цель работы:

Цель диссертационной работы состояла в том, чтобы изучить особенности явления параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) протонов высокой энергии в монокристаллах кремния и оценить возможность применения данного явления для создан™ канала рентгеновского излучения на ускорителе У-70 Института физики высоких энергий (ИФВЭ). Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Теоретическое исследование и моделирование механизма параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) протонов с энергией 70 ГэВ в монокристалле кремния;

2. Определение необходимых параметров кристаллического радиатора, обработка и анализ экспериментального материала по исследованию влияния изгиба кристалла на физические свойства радиатора;

3. Математическое моделирование функционирования кристаллического радиатора в условиях многократного прохождения циркулирующего в ускорителе пучка протонов;

4. Выбор схемы формирования рентгеновского канала на экспериментальной базе ускорителя У-70 Института физики высоких энергий (ИФВЭ);

5. Изучение и выбор метода формирования излучения с регулируемой спектрально-угловой плотностью.

Научная новизна работы.

1. Впервые получено распределение спектральной плотности и угловые распределения параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) протонов с энергией 70 ГэВ в монокристалле кремния;

2. Разработан способ фокусировки ПРИ путем деформации кристаллического радиатора и предложена оригинальная конструкция кристаллического радиатора, свободная от влияния изгиба на ее параметры;

3. Экспериментально изучено влияние изгиба кристалла на физические свойства фокусирующего радиатора;

4. Выполнено моделирование процесса многооборотного наведения протонного пучка на кристаллический радиатор и процесса взаимодействия первичного пучка с кристаллом;

5. Предложены возможные способы организации рентгеновского пучка с регулируемой спектрально-угловой плотностью.

На защиту выносятся следующие основные положения.

1. Впервые получены угловые распределения и распре-

деление спектральной плотности параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) протонов с энергией 70 ГэВ в монокристалле кремния;

2. Получены основные параметры ПРИ протонов с энергией 70 ГэВ в кристаллической мишени и изучено влияние изгиба кристалла на физические свойства фокусирующего радиатора методами компьютерного моделирования.

3. Разработан способ фокусировки ПРИ путем деформации кристаллического радиатора и предложена конструкция кристаллического радиатора ПРИ, исключающая влияние деформации на эффективность излучения.

4. Выполнено компьютерное моделирование процесса ПРИ протонов в условиях многократного прохождения циркулирующих в кольцевом ускорителе частиц и предложены механизмы и способы формирования рентгеновских пучков с регулируемой величиной эмиттанса и спектрально-угловой плотности излучения.

Практическая ценность работы.

Приведенные в диссертации результаты исследования используются на ускорителе У-70 ИФВЭ; они открывают большие возможности по применению кристаллов как элементов систем формирования и диагностики пучка не только на действующих, но и на строящихся ускорителях больших энергий и, кроме ИФВЭ, могут быть использованы в других крупных научных центрах (ОИЯИ, ИТЭФ, LHC, SPS, CERN, FNAL, BNL, DESY, KEK и др.)

Личный вклад соискателя.

Соискатель лично проводил аналитические расчеты, компьютерное моделирование ПРИ протонов в кристаллах и принимал участие в экспериментах по изучению влияния изгиба кристалла на физические свойства фокусирующего радиатора, готовил данные и тексты, формулировал выводы для статей, докладов и препринтов, опубликованных с соавторами. Личный вклад соискателя в опубликованных работах состоит в постановке и решении проблем, планировании и обработке

экспериментальных результатов, формулировке выводов и представлении большинства докладов на конференциях.

Соискатель полностью подготовил диссертацию, положения, которые выносятся на защиту и выводы. Таким образом, личный вклад автора диссертации в работу и получение научных результатов, выносимых на защиту, является определяющим.

Апробация результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. III Межвузовской научно- технической конференции Карачаево-Черкесского государственного технологического института (г. Черкесск, 1999г.),

2. II Всероссийском симпозиуме по математическому моделированию и компьютерным технологиям (г. Кисловодск, 2000г.),

3. XII Международной конференции по математическому моделированию, СТАНКИН (г. Москва, 200г.), .

4. VII Межвузовской научно - практической конференции Карачаево-Черкесской государственной технологической академии (г. Черкесск, 2003г.),

5. IV Всероссийской конференции по математическому моделированию и компьютерным технологиям, (г. Кисловодск, 2004г.),

6. Международной научной конференции по исследованиям эффекта каналирования заряженных и нейтральных частиц «Channeling- 2006» (г. Фраскати, Италия, 2006г.),

7. III Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» (п. Домбай, КЧР, 2008г.).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 10 статей и 5 тезисов к докладам, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения и списка использованной литературы. Текст диссертации изложен на 110 страницах машинописного текста, включая 2 таблицы, 43 рисунка и библиографический список из 92 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Во введении кратко описаны тема диссертации, ее актуальность, цель и задачи работы, научная новизна работы, практическая ценность работы, положения, которые выносятся на защиту, личный вклад соискателя, апробация результатов работы, структура и объем диссертации, приведен список публикаций, в которых изложены основные материалы диссертации.

В первой главе даны основные теоретические представления о физике взаимодействия заряженных частиц с монокристаллами и эффектах, возникающих в результате такого взаимодействия. Изложены основные моменты теории каналирования протонов в прямых и изогнутых монокристаллах. Особое внимание уделено рассмотрению теории параметрического (квазичеренковского) рентгеновского излучения (ПРИ) частиц в монокристалле. Проведен анализ реализованных к настоящему моменту времени экспериментов по исследованию ПРИ электронов и ядер в кристаллах различной ориентации. Показано, что данное излучение может быть использовано в различных областях ускорительной техники, физического эксперимента и прикладных целях.

Во второй главе обоснованы методы и представлены результаты численных расчетов ПРИ протонов с энергией 70 ГэВ, приведены

результаты компьютерных экспериментов по исследованию прохождения частиц через кристалл под брэгговскими углами к различным кристаллографическим направлениям.

На рис. 1. приведена геометрия углового распределения ПРИ, испускаемого в боковой (220) дифракционный рефлекс. Плоскость рисунка совпадает с плоскостью, образованной векторами скорости протона и обратной решетки кристалла.

(220)

Рис.1. Геометрия углового распределения рентгеновских фотонов в боковом дифракционном рефлексе ПРИ.

(О

Энергия испускаемых фотонов ПРИ определялась как: кс рътв0

П/^ — К ,— ,

где к - порядок дифракции, й- межплоскостное расстояние, <90 - угол ориентации плоскостей кристалла относительно направления скорости частицы вх и ву - углы определяющие направление регистрации излучения, р = \/с, е - диэлектрическая проницаемость материала мишени.

Показано, что в брегговских направлениях относительно направления пучка заряженных частиц испускается квазимонохроматическое рентгеновское излучение, частота которого определяется типом и ориентацией кристалла относительно скорости заряда. Помимо "цен-

трального пятна" излучения, имеют место также и "боковые пятна" излучения с углами в » у'1.

Результаты расчетов угловых распределений в плоскости излучения для в в = 40° и 10° (110)- кристалла кремния представлены на рис. 2. Угол максимальной интенсивности ПРИ в расчетных распреде-: лениях близок к величине эффективного угла испускания излучения,

определяемого как 0Ф = (у~~ +б)Р /а +вК1 ) , где 0М - среднеквадратичный угол многократного рассеяния протона в кристалле, ыр ни - соответственно плазменная частота и частота излучения фотона. В

нашем случае &ф~у\ так как величины со/Ло2 и 6иг «у~2

Рис. 2. Угловые распределения фотонов ПРИ в боковой рефлекс для кристалла кремния толщиной ЮОлнси. Энергия протонов 70 ГэВ, 0В=4О"(1), 0В=Ю°(2).

Важно, что в случае протонов, для генерации пучков ПРИ могут использоваться кристаллы в / ур )2 раз протяженнее, чем для

электронов такой же энергии. Поэтому в качестве фактора, ограничивающего длину используемого кристалла, в случае протонов, следует считать их ядерное взаимодействие и в качестве параметра, определяющего оптимальную длину кристалла, в этом случае выступает уже не ¿д - радиационная, а Ьи- ядерная длина. В нашем случае £;/=30 см

и при вв ~ 10° выход рентгеновских фотонов может достигать величины ~ 1в~2 ф/р.

Представлены также результаты моделирования движения и излучения релятивистских протонов в процессе их многократного прохождения через кристалл, установленный в кольцевом ускорителе. Движение частиц в ускорителе моделировалось матричным методом с учётом многократного прохождения протонов через монокристалл. Если г отклонение частицы от равновесной орбиты в радиальной плоскости ускорителя, а 0 = с!г/ ей- ~ г' - проекция на горизонтальную плоскость пространственного угла рассеяния на мишени, где .у- азимутальная координата, то для любого азимута в ускорителе справедливо соотношение:

f..

Г> = М • г'

( \ ( \

Г =М-Г , (2)

и-1 ^ ' О

здесь п -число оборотов по кольцу, М - матрица оборота. Для дефлектора длиной Л , установленного на азимуте .у кольца перпендикулярно равновесной орбите, на выходе из дефлектора имеем:

г„и, =>)п (3)

róu,=r¡n+e

Если исходный пучок согласован с ускорителем, то его фазовые эллипсы

y-r2+2a-r-r' + /3-r'2 = е , (4)

совпадают с линиями равновесной орбиты, функции a(s), fl(s) и y(s) определяются магнитной системой. Непосредственное увеличение эмиттанса пучка определялось из уравнения фазового эллипса: г -- A- eos/,

A ¡ . \ , (5)

' = — • (sin í-arcos г)

Р

где А = >0 .

Моделирование прохождения протонов непосредственно через кристалл проведено в рамках кинематической теории ПРИ. Были получены угловые и спектральные характеристики ПРИ для различных углов входа частиц в кристалл относительно плоскости (220). На рис.3 и 4 представлены результаты моделирования углового распределения фотонов и спектрально-угловой плотности ПРИ протонов с энергией 70 ГэВ в кристалле кремния толщиной 100 лит. Полученные результаты находятся в хорошем согласии с теорией. Угол максимальной интенсивности ПРИ в полученных распределениях близок к величине эффективного испускания рентгеновских квантов ву ~ у.

1.0 2 сив

о

Об 0.« й2 о

-90 -60 -30 О 30 60 90

6.МРАА

Рпс.З. Результаты моделирования угловых распределений ПРИ протонов с энергией 70 ГэВ в кристалле кремния толщиной 100 лши. для 0Л=4О°.(кривая 1 -угловая расходимость первичного пучка 5-0.1 мрад, 2 -о~1.5 мрад, 3- о~2.0 мрад).

Рис.4. Спектрально-угловая плотность ПРИ протонов с энергией 70 ГэВ.

В ходе моделирования показано, что в (220) дифракционный рефлекс кристалла кремния 70 ГэВные протоны излучают фотоны с энергиями, кратными Е =5 кэВ и Е =18,5 кэВ соответственно для #й=40" и вв=10°. Полные выходы фотонов с учётом кратности прохождения достигают десятков фотонов за цикл ускорителя в зависимости от толщины радиатора. Компьютерный эксперимент показал, что высокая спектральная плоскость и значительные углы излучения относительно направления движения протонов делают ПРИ весьма перспективным инструментом для формирования рентгеновских пучков и диагностики протонных пучков на современных ускорителях.

В третьей главе приведены результаты расчета, моделирования и экспериментального исследования кристаллического радиатора и его узлов. Показано, что при выборе материала для изготовления радиаторов излучения требования к совершенству кристаллов возрастают. Из всех типов дефектов особое внимание следует уделять дислокациям, так как влияние других дефектов можно свести к минимуму выбором более совершенных кристаллов.

Для изучения влияния изгиба на функциональные свойства радиатора были обработаны и проанализированы данные, полученные в

экспериментах с недеформированной и изогнутой кремниевой мишенью на пучке протонов с энергий 100 МэВ.

Среднее значение мощности поглощенной дозы в радиаторе вдоль направления падающего пучка много больше среднего значения поглощенной дозы в поперечном направлении, следовательно, уравнение теплопроводности для х- компоненты вектора смещения § можно записать как:

5-У2Ьд = -Тд1У1дх, (6)

где V и IV продольная скорость звука и мощность поглощенной дозы соответственно. Вычисления на основе эквивалентной задачи Коши показали, что воздействие на образец интенсивного протонного пучка неизбежно приводит к возникновению дополнительных деформаций в мишени и, как следствие, усиливает процесс дефектообразо-вания, что необходимо учитывать в процессе разработки конструкции

радиатора. На рис.5 приведена зависимость амплитуды генерируемого в мишени акустического сигнала от числа частиц в импульсе ускорителя при длительности тока 0,4 мкс.

Ток пучка протонов С г" А)

Рис.5. Зависимость амплитуды акустического сигнала оттока пучка.

Данная зависимость получена в результате обработки экспериментального материала и подтверждает наличие устойчивых корреляционных связей между длительностью импульса тока ускорителя и

пространственно-временными характеристиками генерируемых акустических колебаний. На рис.6 изображены осциллограммы акустического сигнала, генерируемого протонным пучком с энергией 100 МэВ в кристалле кремния при различных уровнях деформации. Анализ экспериментальных данных зависимости амплитуды акустического сигнала, возбуждаемого пучком в процессе его прохождения через мишень, от угла изгиба монокристалла показал существенное возрастание амплитуды сигнала с увеличением кривизны кристалла.

1 ( 1; < • * ■ 5 5 1 1 V 1 ч Хяи*. / г^г5 \ \

....... ■V |Ч \ '—У*. ■ Тгч . 4,

5 V Ч-С

'¡1

Рис.6. Осциллограммы (наложенные) акустического сигнала для различных радиусов изгиба кристалла. Вертикальная шкала 0.2 В/дел., горизонтальная- 2 мкс/дгл.

В четвертой главе представлены результаты исследования, посвященные выбору схемы, расчету и другим вопросам формирования канала рентгеновского излучения в экспериментальной зоне ускорителя У-70 ИФВЭ. Значительное внимание уделено рассмотрению синхро-тронного излучения, как основному методу формирования таких пучков. Рассмотрены основные принципы, лежащие в основе современных методов фокусировки и разложения в спектр рентгеновского излучения.

Так, изгиб кристалла на небольшой угол (-10 мрад) примерно вдвое увеличивает число дефектов, что, естественно, снижает полный выход фотонов ПРИ и ставит под вопрос эффективность фокусировки. Вышеуказанная проблема может быть устранена, если использовать дефлектор, состоящий из набора коротких, не деформированных кри-

сталлических пластинок, ориентированных относительно друг друга с угловым шагом А/р ~ Ну.

На рис.7 показана предлагаемая для практического применения «гребешковая» конструкция кристаллического дефлектора, состоящая из множества прямых кристаллов на общей изогнутой платформе.

Данный дефлектор может быть изготовлен из цельного куска кремния путем нанесения периодических надрезов с заданным шагом, после чего кристалл изгибается, вследствие чего обеспечивается равномерный наклон зубьев с угловым шагом Дф= 1/пК, где п- число зубьев, Ь- длина дефлектора, К- радиус изгиба. Рабочая поверхность такого дефлектора может быть обработана так, чтобы аморфный слой составил не более 0.1 мгсм. Отсутствие деформации делает невозможным появление новых дефектов кристаллической структуры, связанных с изгибом кристалла.

В работе проводилось компьютерное моделирование процесса генерации и транспортировки излучения в экспериментальную зону. На рис. 8 представлена возможная схема рентгеновского канала на протонном ускорителе ИФВЭ У-70.

Рис.7. «Гребешковая» конструкция кристаллического дефлектора.

Рис. 8. Схема организации рентгеновского канала на протонном ускорителе У-70.

Мишень из кристалла кремния длинной до 10 см может, размещаться в периферийной части циркулирующего пучка, внутри ваку- I умной камеры ускорителя. Использование протяженных кристаллов для организации на протонных ускорителях каналов рентгеновского излучения приводит к достаточно большому размеру сформированного пучка. Фокусировка гамма - пучка, в этом смысле, имеет огромное значение, так как по результатам моделирования существенно уменьшает размер пучка и дает примерно пятикратное усиление спектральной плотности ПРИ в фокусе дефлектора. В связи с этим, были допол-

I

нительно рассмотрены эффективные методы формирования рентгеновского пучка, основанные на использовании капиллярной оптики. Принцип работы фокусирующей поликапиллярной линзы и его структуру легко понять из рис. 9.

Рис.9. Поликапиллярная рентгеновская линза и ее структура. 16

Если в канале, в фокальной плоскости сфокусированного рентгеновского пучка, поместить такую линзу или полулинзу (разрезанную поперек в месте максимального диаметра), то на выходе канала будет сформирован соответственно остросфокусированный, с высокой спектральной плотностью излучения пучок или практически параллельный пучок фотонов с минимальной расходимостью.

На рис.10 представлен результат моделирования горизонтальной проекции углового распределения ПРИ до и после полулинзы. Видно, что применение рентгеновской оптики может увеличить спектрально - угловую плотность ПРИ примерно на порядок.

Рис.10. Горизонтальная проекция углового распределения ПРИ протонов с энергией 70 ГэВ до и после полулинзы.

Н Наряду с основными задачами формирования рентгеновских пучков в диссертации достаточно подробно рассмотрены детали процесса наведения первичного протонного пучка на радиатор, проблема скин-слоя и эффективности кристаллического радиатора. Приведены возможные перспективные области прикладного применения предлагаемого рентгеновского канала. В таблице 1 представлены результаты моделирования эффективности многократного прохождения частиц через кристалл для различных значений аморфного слоя (скин-слоя) / . Видно, что высокая эффективность достигается при 1< 0.3 мкм.

Таблица 1. Эффективность многократного прохождения частиц пучка через кристалл.

Толщина / слоя (л/юи) 0.1 0.3 1 3 10 30 100

аморфный слой 0.96 0.93 0.89 0,81 0.71 0.59 0.32

ядерное взаимодействие 0.94 0.87 0.81 0.73 0.68 0.39 0.19

Таким образом, рентгеновские пучки, сформированные на основе совместного использования кристаллов и капиллярной оптики для формирования рентгеновского пучка обладают существенными преимуществами, а системы, созданные на их основе могут стать уникальным инструментом для осуществления ряда прикладных исследований. Несомненно, создание такого канала на базе функционирующих протонных ускорителей позволит создать условия для исследования широкого класса явлений и может явиться уникальным инструментом для целого ряда прикладных работ.

В заключении приведены наиболее важные научные результаты, полученные и представленные в диссертации, основной вывод и рекомендации по использованию полученных результатов.

Наиболее важные научные результаты, полученные н представленные в диссертации.

1. Получены распределения спектрально-угловых харак-

теристик параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) протонов с энергией 70 ГэВ в монокристалле кремния,

2. Предложен способ фокусировки ПРИ путем деформа-

ции кристаллического радиатора и экспериментально исследовано влияние деформации на параметры кристаллического радиатора. Раз-

работана конструкция кристаллического радиатора ПРИ, исключающая влияние деформации на эффективность излучения.

3. Разработан и создан пакет программ по обработке экспериментальных данных и компьютерному моделированию процессов взаимодействия протонов с кристаллом и динамики прохождения частиц в кольцевом магните ускорителя в условиях циркуляции пучка и его многократного прохождения через радиатор.

4. Исследованы механизмы и способы формирования рентгеновских пучков с регулируемой величиной эмиттанса и спектрально-угловой плотности излучения и определена оптимальная схема рентгеновского канала на экспериментальной базе ускорителя У-70 ИФВЭ.

Основной вывод

В диссертации показано, что каналы рентгеновских пучков на протонных ускорителях, реализуемые на основе совместного использования кристаллов для формирования параметрического рентгеновского излучения и капиллярной оптики для управления генерируемым излучением, могут обеспечить уникальные условия для решения широкого круга прикладных задач.

Рекомендации по использованию полученных результатов

Приведенные в диссертации результаты исследования могут использоваться на ускорителе У-70 ИФВЭ, открывая большие возможности по применению кристаллов как элементов систем формирования и диагностики пучка не только на действующих, но и на строящихся ускорителях на большие энергии и, кроме ИФВЭ, могут быть использованы и в других крупных научных центрах (ОИЯИ, ИТЭФ, LHC, SPS, CERN, FNAL, BNL, DESY, KEK и др.).

Публикации

Основные содержания диссертационной работы отражены в 15 работах общим

объемом 4,22 пл. (авторских - 2,52 пл.):

1. Бавижев М.Д. О возможности диагностики протонных пучков высоких энергий с помощью параметрического рентгеновского излучения в монокристаллах/ Бавижев М.Д., Гошоков P.M. // ЖТФ. -2001. Т.71. В.8. С. 125 (из перечня ВАК)

2. Абазалиева М.А. Рентгеновский гамма - пучок на протонном ускорителе/ Абазалиева М.А., Гошоков P.M. // Электронный журнал «Исследовано в России» - 2006. С- 1315-1321 (из перечня ВАК)

http://zh4rnal.ape.relam.ru/articles/2006/141 .pdf.

3. Bavizhev М. The Possible Source X - Rays from Proton Accelerator/ Bavizhev M., Goshokov R., Skuborev V .// Proceedings of the SPIE. - 2007. V.6634. P. 66340H. (из перечня ВАК)

4. Докумова Л.Ш. Моделирование процесса взаимодействия заряженной частицы с атомной цепочкой/ Докумова Л.Ш., Гошоков P.M.// Тезисы докладов III Межвузовской научно- технической конференции. - Черкесск: КЧГТИ. - 1999. T.I. С.63.

5. Аюбов Л.Ю. Влияние деформации на характеристики кристаллического дефлектора/ Аюбов Л.Ю., Бавижев М.Д., Гошоков P.M.// Препринт. - Н.Архыз. - 2000. №45.

6. Бавижев М.Д. Компьютерное моделирование процесса параметрического рентгеновского излучения протонов высокой энергии в кристаллическом радиаторе, размещенных в кольцевом ускорителе/ Бавижев М.Д., Гошоков P.M. // Сборник трудов XII Международной конференции по математическому моделированию. - Москва: СТАН-КИН. - 2000. Т.1. С.З.

7. Докумова Л.Ш. Генерация акустического сигнала частицами высоких энергий в твердом теле. Компьютерный эксперимент/ Доку-

мова Л.Ш., Гошоков P.M. // Сборник научных трудов IV Всероссийского симпозиума по математическому моделированию и компьютерным технологиям. — Кисловодск. - 2000. Т.2.4.1. С.17.

8. Бавижев М.Д. Диагностика протонных пучков высоких энергий с помощью параметрического рентгеновского излучения в монокристаллах/ Бавижев М.Д., Гошоков P.M. // Препринт ИФВЭ. -Протвино.-2000. №41

9. Бавижев М.Д. Новый метод диагностики протонного пучка частиц с помощью кристалла-дефлектора/ Бавижев М.Д., Гошоков P.M. // Доклады АМАН. - Нальчик. - 2001. Т.5. С.21,

10. Гошоков P.M. Параметрическое рентгеновское излучение протонов в изогнутом кристалле / Гошоков P.M., Тлисов А.Б. // Тезисы VII Межвузовской научно - практической конференции/ - Черкесск: КЧГТИ. - 2003. С. 13.

И. Аюбов Л.Ю. Оценка температурных и радиационных нагрузок в кристаллическом дефлекторе для фокусировки параметрического рентгеновского излучения/ Аюбов Л.Ю., Бавижев М.Д., Гошоков P.M. // АМАН. - Нальчик. - 2004. Т.8. С.31.

12. Докумова Л.Ш. Компьютерный эксперимент по генерации акустического излучения частицами высоких энергий в твердом теле/ Докумова Л.Ш., Гошоков P.M. // Тезисы Всероссийской конференции по математическому моделированию и компьютерным технологиям, -Кисловодск. - 2004. -Т. 1. С.37.

13. Аюбов Л.Ю. Формирование параметрического рентгеновского излучения специальным устройством/ Аюбов Л.Ю., Гошоков P.M. // Тезисы XXVII Российской школы по науке и технике. - Миасс. - 2007.-0,32 п.л.

14 Бавижев М.Д. Микро и нанокапиллярные системы для атомной литографии/ Бавижев М.Д., Гошоков P.M., Скубарев В.В. //

Тезисы VII Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии». - Кисловодск. - 2008. Т.1.С.114.

15. Бавижев М.Д. Управление траекториями атомных пучков нанокапиллярными системами - эффективный метод фабрикации наноструктур /Бавижев М.Д., Гошоков P.M., Скубарев В.В., Лайпанов М.А. // Сборник материалов (тезисы) III Всероссийской научно - практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» - Домбай. - 2008. Т.2. С.41-43.

Подписано в печать 27.05.2010 г. Формат (42 х 29,7)

Печать офсетная . Печатных листов 2,5. Тираж 100 экз. Заказ № 57

Отпечатано в типографии И П Кятова В. X. г. Черкесск, ул. Партизанская, 72 а.

Введение

Глава 1. Основы взаимодействия заряженных частиц с кристаллами

1.1 .Каналирование заряженных частиц в ориентированных кристаллах

1.2.Каналирование заряженных частиц в изогнутых кристаллах

1.3.Излучение частиц в кристалле при их движении под малыми углами к кристаллографическим направлениям

1.4.Параметрическое рентгеновское излучение частиц в кристалле при их движении под большими углами к кристаллографическим плоскостям

1.5.Экспериментальное исследование ПРИ

Глава 2. Параметрическое рентгеновское излучение протонов с энергией

70 ГэВ в кристалле кремния.----------------------------------------------------------—

2.1 Расчет спектральных и угловых характеристик ПРИ

2.2.Геометрия формирования ПРИ

2.3.Компьютерное моделирование процесса ПРИ протонов

2.4.Сравнение с экспериментом

Глава 3. Кристаллический радиатор.

3.1.Требования к кристаллу

3.2. Тестовый эксперимент. Схема установки и аппаратура

3.3. Калибровка датчика

3.4. Обработка и анализ экспериментальных данных

3.5. Радиационная и тепловая стойкость радиатора

3.6. Оценка эффективности выхода ПРИ из рабочей области радиатора

Глава 4. Канал.

4.1.Основные механизмы излучения и методы формирования рентгеновских и гамма - пучков

4.1.1 .Тормозное излучение

4.1.2.Переходное излучение

4.1.3. Ондулятор но е излучение

4.1.4.Синхротронное излучение------------------------------------------------—

4.1.5.Современные методы фокусировки рентгеновского излучения —

4.2.Канал ПРИ на ускорителе У-70

4.3.Угловые характеристики рентгеновского пучка

4.4.Увеличение светимости канала. Фокусировка ПРИ

4.5.Наведение первичного пучка на кристалл

4.6.Влияние расходимости пучка и мозаичности кристалла на характеристики ПРИ

4.7.Проблема скин — слоя и эффективность радиатора

4.8.Микрокапиллярная оптика рентгеновского канала

4.9.Перспективы прикладного использования ПРИ

4.9.1.Медицинские приложения

4.9.2.Рентгеновская литография

4.9.3.Радиационная технология

4.9.4.Метрологи я

Известно, что вещества, являющиеся по своей микроскопической структуре кристаллами, дают чрезвычайно характерные картины дифракционного отражения рентгеновского излучения. Кристалл представляет совокупность атомов, упорядоченно расположенных в узлах пространственной кристаллической решетки. Поведение волн подчиняется принципу Гюйгенса-Френеля. В соответствии с этим принципом каждая точка волнового фронта рассматривается как источник вторичных волн, которые интерферируют между собой с учетом возникающих при этом фазовых соотношений. Интенсивность отраженной волны в значительной мере зависит от плотности упаковки кристаллической решетки, с уменьшением плотности покрытия поверхности узлами, уменьшается интенсивность отражения. Через узлы пространственной кристаллической решетки можно провести много плоскостей, и каждая из них будет отражать волну в таком направлении, чтобы угол отражения был равен; углу падения, причем это условие не зависит от длины волны. Однако в действительности отражение в данном направлении происходит не только от одной плоскости, но и от всех других плоскостей, параллельных данной. Все эти волны, отраженные от различных плоскостей, когерентны между собой, поскольку порождаются одной и той же первичной волной. Другими словами, при отражении волны от семейства параллельных поверхностей происходит деление амплитуды между вторичными отраженными волнами, распространяющимися под углом отражения, равным углу падения. Если разность фаз между вторичными волнами кратна1 2л-, то они усиливают друг друга, и под углом отражения будет действительно распространяться отраженная волна.

Электромагнитные процессы, сопровождающие прохождение быстрых заряженных частиц через различные среды, достаточно многообразны, и их исследование еще далеко не завершено. К таким эффектам относятся когерентные и интерференционные эффекты в излучении, явление каналирования и связанное с ним спонтанное электромагнитное излучение, ориентационные эффекты в рассеянии быстрых заряженных частиц в кристаллах. История открытия и изучения многих из них насчитывает уже не один десяток лет, и к настоящему времени накоплен большой теоретический и экспериментальный материал в этой области физики. Дальнейшие исследования в этой области, особенно при сверхвысоких энергиях частиц, несомненно, помогут найти ответы на многие вопросы современной квантовой электродинамики и дадут ключ к созданию новых технологий в экспериментальной и прикладной физике.

Хорошо известно, например, что электромагнитное излучение имеет место при ускорении частицы, при распространении частицы в среде со скоростью, превышающей фазовую скорость электромагнитных волн, или при перестройке собственного поля частицы вследствие изменения^ диэлектрической восприимчивости среды. Эти причины порождают-многообразие различных типов электромагнитного излучения, которые служат либо для определения характеристик самих излучающих частиц, либо используются как инструмент для других физических исследований. Открытие новых источников интенсивного электромагнитного излучения в разных диапазонах частот, способствует развитию теоретических и экспериментальных исследований различных типов электромагнитного излучения релятивистских частиц в веществе и во внешних полях.

В последние годы был открыт целый ряд, так называемых, ориентационных эффектов, возникающих при прохождении быстрых заряженных частиц через кристаллы. Эти эффекты уже нашли широкое применение в радиационной физике твердого тела, ядерной физике, физике сверхтонких взаимодействий и т.п. Существующая со времен Бора теория прохождения заряженных частиц через вещество, не может быть использована для интерпретации этих эффектов, так как в этой теории не учитывается периодическая структура кристаллов (а именно из-за периодичности решетки и возникают ориентационные эффекты). Знание атомной структуры кристаллических и некристаллических объектов позволяет в принципе достаточно полно описывать и предсказывать многие физические свойства. Наличие структурной информации, является необходимым условием для разработки методов получения материалов с наперед заданными свойствами.

Большинство методов исследования атомного строения вещества основано на явлении дифракции рентгеновских лучей на упорядоченных атомных структурах (рентгеноструктурные методы). Они позволяют с большой точностью определять взаимное расположения атомов в упорядоченных твердых телах. Параметры их тепловых колебаний, дают информацию о валентном состоянии атомов и др. Успехи рентгеноструктурного анализа в решении проблем определения атомной структуры кристаллов и других упорядоченных твердых тел, связаны, как с совершенствованием математических методов обработки дифракционных данных, так и с совершенствованием аппаратуры для экспериментальных исследований.

Вплоть до эпохального открытия В. Рентгена, которое было сделано в 1885г., в спектральном анализе в качестве источников излучения использовались либо пламя горелки, либо излучение Солнца (а также других звезд). В качестве известного примера можно упомянуть открытие спектральных линий нового элемента, названного гелием, в спектре излучения Солнца. Очень скоро физики осознали, что таинственные Х-лучи, открытые Рентгеном, есть не что иное, как пучок электромагнитного излучения с очень короткой длиной волны, и уже в 1896г. Т. Эдисон демонстрировал рентгеновский аппарат для просвечивания различных материалов.

Следующий этап развития новых источников излучения связан с созданием электронных ускорителей на МэВ-ные энергии (Ван-де-Грааф, 1929, бетатрон), что позволило примерно на 2 порядка уменьшить длину волны излучения. В 1947 г. на синхротроне ALADDIN на энергию 100 МэВ впервые наблюдался новый тип излучения — синхротронное излучение, которое генерируется ускоренными электронами, движущимися по круговой орбите в вакууме.

Синхротроны в настоящее время широко используются в качестве мощных источников рентгеновского излучения с различными длинами волн. В таких синхротронах мощный поток электронов ускоряется до энергий порядка 100 МэВ. При этом происходит генерирование синхротронного излучения, которое захватывает рентгеновский диапазон. Практически весь поток излучения локализован вблизи плоскости орбит ускоряемых электронов. Коллиматоры формируют узкие пучки излучения, которые выходят по касательным к электронным орбитам и направляются на кристаллы -монохроматоры. В результате брэгговского отражения от монокристалла рентгеновское излучение разлагается в спектр. Системы поглощающих диафрагм позволяют «вырезать» любой достаточно узкий интервал длин волн рентгеновских лучей, который, в свою очередь направляется на исследуемый объект. Кроме того, мгновенное отключение одного из отклоняющих магнитов позволяет вывести пучок электронов с круговой орбиты и направить его. на массивную мишень, изготовленную из тугоплавкого металла. Взаимодействие быстрых электронов и атомных ядер порождает генерацию мощного потока тормозного излучения широкого спектра.

В Российском научном центре «Курчатовский институт» функционирует источник синхротронного излучения, который представляет собой инженерный комплекс, в состав которого входит форинжектор — линейный ускоритель на энергию до 100 МэВ, малое накопительное кольцо на энергию 450 МэВ и большое накопительное кольцо на энергию 2,5 ГэВ. Комплекс предназначен для генерации мощных пучков электромагнитного излучения в диапазоне от 0,1 до 2000 Л. Ток электронов составляет 300 мА. Таким образом, синхротронный комплекс Курчатовского института позволяет подвергать исследуемые объекты воздействию мощных потоков электромагнитного излучения, от инфракрасного до жесткого рентгеновского диапазона. В настоящее время функционируют такие мировые центры синхротронных исследований как: ESRF, Гренобль (Франция), Чикаго (СЩА), Осака (Япония), DESY, Гамбург (Германия). Основным направлением развития синхротронных методов на сегодняшний день является построение мощных рентгеновских лазеров с длиной импульса порядка нескольких фемтосекунд, что позволит в реальном времени исследовать структурные превращения в твердом теле. Первый подобный объект должен быть запущен в 2012 году в Гамбурге (PETRA).

Создание и эксплуатация мощных синхротронных установок требует крупных финансовых и технических затрат. Проблема создания новых источников электромагнитного излучения являлась одной из основных задач физики на протяжении XX века и продолжает оставаться таковой уже в XXI веке. Это связано с тем, что основная масса знаний о материи и окружающем мире была получена при помощи пучков электромагнитного излучения.

Поиск новых источников когерентного излучения является и сегодня актуальной задачей, особенно когда речь идет о методах, позволяющих Л расширить функциональные возможности существующих установок. , я

Последние годы характерны бурным развитиям исследований новых видов радиации, генерируемых заряженными частицами в монокристаллах, что связано с перспективностью практического применения этих эффектов в практике физического эксперимента, ускорительной технике и, что особенно важно, для создания новых аналитических методов исследования наноструктур.

В связи с этим цель данной работы состояла в том, чтобы изучить явление параметрического рентгеновского излучения (ПРИ), протонов высокой энергии в монокристаллах кремния, а также все аспекты, связанные, с возможностью создания канала рентгеновского излучения на ускорителе У-70 Института физики высоких энергий (ИФВЭ) на основе механизма ПРИ протонов в ориентированном монокристалле кремния, размещенном на орбите циркулирующего пучка. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Теоретическое исследование и моделирование механизма параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) протонов с энергией 70 ГэВ в монокристалле кремния;

2. Определение необходимых параметров кристаллического радиатора, обработка и анализ экспериментального материала по исследованию влияния изгиба кристалла на физические свойства радиатора;

3. Математическое моделирование функционирования кристаллического радиатора, в условиях многократного прохождения циркулирующего в ускорителе пучка протонов;

4. Выбор схемы формирования рентгеновского канала на экспериментальной базе ускорителя У-70 Института физики высоких энергий (ИФВЭ);

5. Изучение и выбор метода формирования излучения с регулируемой спектрально-угловой плотностью.

Научная новизна.

1. Впервые получено распределение спектральной плотности и угловые распределения параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) протонов с энергией 70 ГэВ в монокристалле кремния;

2. Разработан способ фокусировки ПРИ путем деформации кристаллического радиатора и предложена оригинальная конструкция кристаллического радиатора, свободная от влияния изгиба на ее параметры;

3. Экспериментально изучено влияние изгиба кристалла на физические свойства фокусирующего радиатора;

4. Выполнено моделирование процесса многооборотного наведения протонного пучка на кристаллический радиатор и г процесса взаимодействия первичного пучка с кристаллом;

5. Предложены возможные способы организации рентгеновского пучка с регулируемой спектрально-угловой плотностью.

Практическая значимость.

Приведенные в диссертации результаты исследования используются на ускорителе У-70 ИФВЭ, и открывают большие возможности по применению кристаллов, как элементов систем формирования, и диагностики пучка не только на действующих, но и на строящихся ускорителях больших энергий, и кроме ИФВЭ могут быть использованы в других крупных научных центрах (ОИЯИ, ИТЭФ, LHC, SPS, CERN, FNAL, BNL, DESY, КЕК и др.).

Достоверность полученных результатов.

Достоверность результатов исследований приведенных в диссертации определяется глубоким анализом статуса проблемы, применением современных методик расчета и математического моделирования физических характеристик мишени и параметров первичного и вторичного пучков и явлений, лежащих в основе изучаемых процессов.

Экспериментальные данные, полученные ранее в исследованиях влияния изгиба на параметры радиатора, проверялись различными методами, в том числе и методом компьютерного эксперимента. На достоверность всех полученных результатов указывает и тот факт, что они достаточно точно аппроксимируются в ту область энергий частиц, в которой имеются экспериментальные данные и адекватно описывают эти данные. Основные результаты исследований опубликованы в открытой печати и доложены на Международных, Всероссийских и региональных конференциях.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Угловые распределения и распределения спектральной плотности параметрического рентгеновского излучения (ПРИ) протонов с энергией 70 ГэВ в монокристалле кремния;

2. Параметры ПРИ протонов с энергией 70 ГэВ в условиях многократного прохождения частиц через радиатор и закономерности влияния изгиба кристалла на физические свойства фокусирующего элемента, полученные методами компьютерного моделирования.

3. Способ фокусировки ПРИ путем деформации кристаллического радиатора и предложения по конструкции кристаллического радиатора ПРИ, исключающая влияние деформации на эффективность излучения.

4. Механизмы и способы формирования рентгеновских пучков с регулируемой величиной эмиттанса и спектрально-угловой плотности излучения.

Апробация результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. III Межвузовской научно- технической конференции Карачаево-Черкесского государственного технологического института (г. Черкесск, 1999 г.),

2. II Всероссийском симпозиуме по математическому моделированию и компьютерным технологиям (г. Кисловодск, 2000 г.),

3. XII Международной конференции по математическому моделированию, СТАНКИН (г. Москва, 2000 г.),

4. VII Межвузовской научно — практической конференции Карачаево-Черкесской государственной технологической академии (г. Черкесск, 2003 г.),

5. IV Всероссийской конференции по математическому моделированию и компьютерным технологиям, (г. Кисловодск, 2004 г.),

6. Международной научной конференции по исследованиям эффекта каналирования заряженных и нейтральных частиц «Channeling- 2006» (г. Фраскати, Италия, 2006 г.),

7. III Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные системы и задачи управления» (п. Домбай, КЧР, 2008 г.).

Публикации.

По тематике диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, в том числе 10 статей и 5 тезисов к докладам на международных, российских и региональных научно-технических конференциях и семинарах.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка используемой литературы. Текст диссертации изложен на 110 страницах машинописного текста, включая 2 таблицы, 43 рисунка и библиографический список из 92 наименований.

Основные выводы диссертационной работы заключаются в том, что впервые получены достоверные данные по спектральным и угловым характеристикам параметрического рентгеновского излучения протонов с энергией 70 ГэВ в монокристаллах кремния. Изучена возможность применения ПРИ для формирования многофункциональных, ценных в практическом плане, рентгеновских пучков на протонных ускорителях и исследованы отдельные аспекты этой задачи, указывающие на преимущества предлагаемого варианта формирования и транспортировки рентгеновского пучка в экспериментальную зону ускорителя У-70 ИФВЭ.

В настоящее время на стадии завершения находится проект по созданию такого канала на ускорителе У-70 и, несомненно, его реализация существенно расширит функциональные возможности ускорителя, расширив спектр фундаментальных и прикладных исследований на его базе.

В заключение автор выражает глубокую благодарность всем коллегам по совместной работе и научному руководителю профессору Бавижеву М.Д. за помощь и внимание к проведенным исследованиям.

Заключение

Как следует из материалов диссертационной работы параметрическое рентгеновское излучение (ПРИ) к настоящему времени достаточно полно изучено теоретически и экспериментально. В комплексе свойства ПРИ показывают его высокий потенциал для применения в качестве базы для построения спектрально-ярких источников квазимонохроматического перестраиваемого рентгеновского излучения с высокой степенью поляризации и пространственной когерентности. Такие источники могли бы быть востребованы при выполнении ряда современных междисциплинарных и высокотехнологических исследований в физике, химии, биологии, материаловедении, которые в настоящее время ведутся преимущественно с применением синхротронных световых источников. Однако, создание и эксплуатация мощных синхротронных установок требует крупных финансовых и технических затрат.

Последние годы характерны бурным развитием исследований новых видов радиации, генерируемых заряженными частицами в монокристаллах, что связано с перспективностью практического применения этих эффектов в практике физического эксперимента, ускорительной технике и, что особенно важно для создания новых аналитических методов исследования наноструктур. Поиск новых источников когерентного излучения и сегодня является актуальной задачей, особенно когда речь идет о методах, позволяющих расширит функциональные возможности существующих установок.

Такая задача ставилась в данной работе и в ходе исследований, результаты которых приведены в диссертации, эта задача решена. Предложен и научно обоснован один из возможных вариантов организации многофункционального перестраиваемого по энергии и угловым характеристикам рентгеновского канала на экспериментальной базе Института физики высоких энергий (ИФВЭ, г. Протвино).

1. Линдхард И. Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц // УФН, 1969, 99 (2), С. 249.

2. Gemmel D. S. Channeling and related effects in the motion of charged particles through crystals // Rev Mod Phys , 1974, 46(1)

3. Tsyganov E.N. ESTIMATES OF COOLING AND BENDING PROCESSES FOR CHAR-GED PARTICLE PENETRATION THROUGH A MONOCRYSTA // Fermilab TM-682. TM-684, Batavia, 1976.

4. Водопьянов А. С., Бавижев M Д и др. Управление траекториями заряженных частиц с по мощью изогнутого монокристалла //Письма в ЖЭТФ, 1979, 30, С. 474.

5. Bak J. F. et al. Bending of high energy beams using axial and planar channeling // Phys Lett ,1980 ,B 93, P. 387.

6. Baier V.N., Katkov V.M. et.al. Mechanism of electron-positron pair production by high-energy photons in a single crystal //Phys. Lett., 1984, 104A, P.231.

7. Афонин А. Г., Бавижев M. Д. и др. Экспериментальное исследование эффективности поворота пучка протонов с энергией 70 ГэВ с помощью изогнутого монокристалла //Препринт ИФВЭ, 87-121, Серпухов, 1987

8. Гарибян Г.М., Ян Ши. Квантовая микроскопическая теория излучения равномерно движущейся заряженной частицы в кристалле //ЖЭТФ, 1971, 61, С.930.

9. Baryshevsky V., Feranchuk I., Ulyanenkov A. Parametric X-ray Radiation in Crystals: Theory, Experiment and Applications. Berlin: Springer, 2006, P. 176.

10. Ю.Афанасьев A.M., Агинян M.A. Излучение ультрорелятивистских частиц при прохождении через идеальные и мозаичные кристаллы // ЖЭТФ, 1978. 74,С.570.

11. П.Хоконов А.Х., Хоконов М.Х. Некогерентное излучение релятивистских электронов в ориентированных кристаллах //Письма в ЖТФ, 2005, 31, С.57.

12. Bavizhev M., Goshokov R, Skuborev V. The Possible Source X — Rays from Proton Accelerator // Proceedings of the SPIE, Volume 6634, PP. 66340H (2007).

13. Асеев А. А., Бавижев M. Д. и др. Extraction of 70 GeV proton beam from the IHEP accelerator towards beam line 2(14) with a bent crystal // Nucl.Instr. andMeth., A 309 1 (1991).

14. Akbari H. et al. Tested earlier in the CERN-SPS crystal extraction experiment // Phys. Lett. В 313 491 (1993).

15. Carrigan R. A., Jr., et al. Proposal for a test of low intensity extraction from the Tevatron using channeling in a bent crystal // FNAL Proposal P853 (1991).

16. Shih H-J., Taratin A. M. Bent crystal extraction of the SSC beam with RF noise induced diffusion // SSCL report SSCL-389 (March 1991).

17. Taratin A. M., Bavizhev M.D. et al. Computer simulation of multiturn beam extraction from accelerators by bent crystals // Nucl. Instr. and Meth., В 58, 103 (1991).

18. Forster I. S. et al. Deflection of GeV particle beams by channeling in bent crystal planes of constant curvature//Nucl Phys ,1989 ,B 318, P. 301.

19. Афонин А.Г., Баранов В.Т. и др. Вывод пучка протонов из ускорителя ИФВЭ с помощью коротких кристаллов кремния // Препринт ИФВЭ 2003-33, Протвино, 2003.

20. Chen D. et al. First observation of magnetic moment precession of channeled particles in bent ciystals // Phys. Rev. Lett. 69 3286 (1992).

21. Тер-Микаелян M. JI. Интерференционное излучение сверхбыстрых электронов // ЖЭТФ, 1953,Т.25,С.296, Тер-Микаэлян М.Л. Влияние среды на электромагнитные процессы при высоких энергиях // Ереван: Изд-во АН АрмССР, 1969, С. 343.

22. Воробьев С.А. Пак Сэн-Дэ и др. Обнаружение монохроматического рентгеновского излучения при взаимодействии ультрарелятивистских электронов с монокристаллом алмаза //Письма в ЖЭТФ. 1985. Т.41. С.З.

23. Авакян P.O., Аветисян А.Э., Адищев Ю.Н. и др. Экспериментальное исследование квазичеренковского излучения электронов с энергией 4,5 ГэВ в алмазе //Письма в ЖЭТФ, 1987., Т.45., С.313.

24. Лобко А.С. Экспериментальные исследования параметрического рентгеновскогоизлучения // Минск: БГУ, 2006, С. 210.

25. Барышевский В.Г. /Каналирование, излучение и реакции в кристаллах при высоких энергиях //Минск, Издательство БГУ, 1982.

26. Feranchuk J.D., Ivashin A.V. Theoretical investigation of the parametric X-ray features // J. de Phys. 1985, Vol. 46, P. 1981.

27. Pivovarov Yu. L., Kunashenko Yu. P., and Vorobiev S. A. Radiation of relativistic nuclei transmitting through condensed matter // Radiation Effects 100,51 (1986).

28. Nitta H., Khokonov M. H. Theory of coherent x-ray radiation by relativistic particles in a single crystal // Phys. Rev. B45, 7621 (1992).

29. Adishchev Y.N., Verzilov V.A. et.al. Measurement of spectral and polarization characteristics of parametric X-rays in a Si crystal // Nucl.Instr.& Meth., 1989, Vol. 44, P.130.i*}

30. Адищев Ю.Н., Артемов А.С. и др. Обнаружение параметрического рентгеновского излучения умеренно релятивистских протонов в кристаллах // Письма в ЖЭТФ, 2005, Т.81, В.6, С.305.

31. Adishchev Yu. N., Afanasiev S.V. et al. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms // Nucl. Instr. & Meth., 2006, B, Vol. 252, P. 111.

32. Файнберг Я. Б., Хижняк И А Потери энергии заряженной частицей при прохождении через слоистый диэлектрик //ЖЭТФ, 1957, 32, С. 883.

33. Бавижев М.Д., Гошоков P.M. и др. Диагностика протонных пучковвысоких энергий с помощью параметрического рентгеновского излучения в монокристаллах //Препринт ИФВЭ 2000-41, Протвино, 2000.

34. Бавижев М.Д., Гошоков P.M. и др. О возможности диагностики протонных пучков высоких энергий с помощью параметрического рентгеновского излучения в монокристаллах // ЖТФ, 2001, Т.71, В.8, С.125.

35. Taratin A.M., Bavizhev M.D., et.al. Computer simulation of multiturn beam extraction from accelerators by bent crystals //Nucl. Instr. & Meth., 1991, B58, P.103.

36. Докумова JI.III., Гошоков P.M. и др. Моделирование процесса взаимодействия заряженной частицы с атомной цепочкой // Тезисы докладов III Межвузовской научно- технической конференции КЧГТИ, Черкесск, 1999, С. 63

37. Бавижев М.Д., Гошоков P.M., Скубарев В.В. Микро и нанокапиллярные системы для атомной литографии // Материалы (тезисы)VII

38. Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии», Кисловодск, 2008, T.I, С.114.

39. Бавижев М.Д., Нильсон Ю.В., Юрьев Б.А. Спектральные и угловые характеристики излучения электронов с энергией 10 ГэВ в толстых кристаллах //ЖЭТФ, 1989, Т.95, В.4, С. 1392.

40. Аюбов Л.Ю., Бавижев М.Д., Гошоков P.M. и др. Влияние деформации на характеристики кристаллического дефлектора // Препринт САО, Н.Архыз, 2000., № 145.

41. Бавижев М.Д., Гошоков P.M. и др. Новый метод диагностики протонного пучка частиц с помощью кристалла-дефлектора // Доклады АМАН, Нальчик, 2001. Т.5, 2, С.77.

42. Гошоков P.M., Тлисов А.Б. Параметрическое рентгеновское излучение протонов в изогнутом кристалле // Тезисы VII Межвузовской научно — практической конференции КЧГТА, Черкесск, 2003, С. 13.

43. Гошоков P.M., Тлисов А.Б. Фокусировка ПРИ протонов в монокристаллах // Тезисы VII Межвузовской научно — практической конференции КЧГТА, Черкесск, 2003, С. 17.

44. Абазалиева М.А., Бавижев М.Д., Гошоков P.M., Скубарев В.В. ' Рентгеновский гамма пучок на протонном ускорителе // Электронный журнал «Исследовано в России» 2006, 141, С. 1315-1321. http://zliurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/141 .pdf.

45. Аюбов Л.Ю., Гошоков P.M. и др. Формирование параметрического рентгеновского излучения специальным устройством // Тезисы XXVII Российской школы по науке и технике, Миас 2007, С. 86.

46. Козлов В.А., Козловский В.В. Легирование полупроводников радиационными дефектами приоблучении протонами —частицами // ФТП, 2001, Т.35, В.7, С.769.

47. Biryukov V.M. et.al. Crystal deflector for highly efficient channeling extraction of a proton beam from accelerators // Rev. Sci. Instrum., 2002, V. 73, P.3170.

48. Бавижев М.Д., Бурликов B.JI., Воробьев C.A. Методика регистрации акустического излучения, генерируемого в твердотельных мишенях импульс, протонными пучками // Известия ВУЗов, Физика, Депонент ВИНИТИ, 5907, 1989.

49. Бавижев М.Д., Бурликов В.Л., Воробьев С.А. 0 возможности диагностики импульсных протон, пучков по результатам акустических измерений // Известия ВУЗов, Физика, Депонент ВИНИТИ, 7095, 1989.

50. Бавижев М.Д., Бурликов В.Л., Симанчук В.М. Исследование акустического эффекта импульсных пучков протонов высоких энергий // Известия Вузов, Физика, 1991, № 8, С.95.

51. Бавижев М.Д., Бурликов В.Л., Симанчук В.М. Акустоэмиссионная методика определения энергии высокоэнергетических тяжелых заряженных частиц // ПТЭ 1991, № 4, С.47.

52. БарановВ.Т., Логинов А.А., Терехов В.И., Чепегин В.Н., Чесноков Ю.А. Методика измерения температуры кристалла кремния в циркулирующем протонном пучке У-70 //Труды XVII Совещание по ускорителям заряженных частиц.- Протвино, 2000, Т.1, С. 134.

53. Денисов С.П. Ионизационные потери заряженных частиц // СОЖ, 1999, № 11, С. 90.

54. Гинзбург В.Л., Франк И.М. Излучение равномерно движущегося электрона, возникающее при его переходе из одной среды в другую // ЖЭТФ,1946,16, С.15.

55. Гинзбург В.Л. Переходное излучение и переходное рассеяние //Природа, 1975, №8, С.56.

56. Денисов С.П. Переходное излучение //СОЖ, 1997, № 3, С. 124.

57. Болотовский Б.М., Давыдов В.А. Заряд, среда, излучение //М: Знание, 1989.

58. Гинзбург B.JI. Об излучении микрорадиоволн и их поглощении в воздухе // Изв. АН СССР, 1946 Сер.физ., 11 (2), 165.

59. Фетисов Г.В. Синхротронное излучение. Методы исследования структуры веществ // М: Физматлит, 2007, ISBN 978-9221-0805-8.

60. Kumakhov М.А., Komarov F.F. Multiple reflection from surface X-ray optics //Phys.Rep. 1990, Vol.191, P.289.

61. Дабагов С.Б. Каналнрование нейтральных частиц в микро- и нанока-пиллярах//УФН, 2003/Г.173, № 10, С.1083-1106.

62. Dabagov S.B., Kumakhov М.А., Nikitina S.V. et al. Observation of Interference Effects at the Focus of an X-ray Lens // J. Synchrotron Rad. 1995. Vol. 2. P. 132-135.

63. Шмаль Г., Рудольф Д. Рентгеновская оптика и микроскопия: Пер. с англ // М.: Мир, 1987. С.463.

64. Блохин М.А. Методы рентгеноспектральных исследований // М.: Изд-во физ.-мат. лит., 1959. С. 386.

65. Bonnelle С., Mande С. Advances in X-ray Spectroscopy // Oxford; N. Y.: Pergamon Press, 1982. p.423.

66. Джеймс P. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей // Пер. с англ. М.: Изд-во иностр. лит., 1950. С.572.

67. Бородин В.Е., Запольский В.Н., Крючков В.П. и др. Радиационная защита ускорительно-экспериментального комплекса У-70 // Препринт ИФВЭ 98-42, Протвино, 1998.

68. Бавижев М.Д., Булгаков Н.К., Войтковска И. и др. Угловые и энергетические распределения гамма-квантов, излучаемых при каналировании релятивистских позитронов // Препринт ИФВЭ 82-74, Протвино, 1982;

69. Degtyarev, О. A. Liashenko, I. A. Yazynin Applications of Coupled SCRAPER-RTS&T Code in Radiation Therapy // EPAC, 2001, P.2506-2508.

70. Брук Г. Циклические ускорители заряженных частиц // М, Атомиздат, 1970.

71. Адо Ю.М. Ускорители заряженных частиц высоких энергий // УФН, 1985, Т.145, В.1, С.87.

72. Ажгирей И.Л., Байшев И.С., Таланов В.В. Численное моделирование ускорительного фона в экспериментальных промежутках LHC с низкой светимостью в точке встречи пучков // Препринт ИФВЭ 2004-30, Протвино, 2004.

73. Baryshevsky V.G., Feranchuk I.D. A comparative analysis of various mechanisms for the generation of X-rays by relativistic particles // Nucl. Instr. Meth.-1985.-V.228, P.490.

74. Аюбов Л.Ю., Бавижев М.Д., Гошоков P.M. Оценка температурных и радиационных нагрузок в кристаллическом дефлекторе для фокусировки параметрического рентгеновского излучения // Доклады АМАН, Нальчик,2004.Т.8, 2, С.37.

75. Романов А.Ю. Рентгенооптические параметры среднефокусной линзы Кумахова для жёсткого рентгеновского диапазона // Письма в ЖТФ, 2005, Т.31, В.5, С. 47.

76. Гелевер В.Д., Романов А.Ю. Сканирующая рентгеновская микроскопия на основе оптики Кумахова и растрового источника // Письма в ЖТФ,2005, Т.31, В.5, С. 52.

77. О.Романов А.Ю. Модификационная сканирующая рентгеновская микроскопия полупроводниковых структур с использованием оптики Кумахова // Письма в ЖТФ, 2006, Т.32, В.4, С. 51.

78. Furuta К et al. Theoretical consideration of intensity of an x-ray microbeam formed by a hollow glass pipe // Rev. Sci. Instrum. 1993, 64 135.

79. Lei Wang et al. Performance study of polycapillary optics for hard x rays //J. Appl. Phys. 1996, 80 3628.

80. Chen G-J et al. Ray-tracing of X-ray focusing capillaries // Nucl. Instrum. Meth. 1994, A 347 407.

81. Ullrich J B, Kovantsev V E, MacDonald С A Measurements of polycapillary x-ray optics //J. Appl. Phys. 1993, 74 5933.

82. Kumakhov MA (Ed.) History of the evolution of the x-ray and neutron capillary optics // Optics of Beams (Moscow: IROS, 1993).

83. Kumakhov M A, Shovkun V Ya Design of X-ray optical antiscatter grids for mammography // Preprint IAE-5418/14 (Moscow: IAE, 1991).

84. Nikitin A N et al. The investigation of a beam divergency in Kumakhov lenses //Proc. SPIE, 1995, 2519 165.

85. Kumakhov M A (Ed.) Kumakhov optics and applications : selected research papers on Kumakhov optics and application 1998-2000 // (Bellingham, Wash.: SPIE, 2000).