Угловые характеристики излучения электронов в ориентированных кристаллах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

Р» 1э ид

- 8 ОПТ Ш

ьгьть аммиз!» мд^зпьз

лигмзиъ *ш<ичъ рирчьъь

иы^гпиьп» ашншэгишъ иъчэпмдлзн ръпмиигьгс чгшъпгпмшт рэпьгьиьгпмг

Ц.04.16 - «1Гр{11иЦ]1, ишрршЦши ишии^^иЬр^ и шрЬцЬршЦши

ЭДцрЦшьПпрМшяфЦш^ши чршгир]гиииЬрр рЬЦЬшб гар д^ташЦши шии]12£ш11]1 1ш]диши шиЫш{11пшир]ш11 иьч^и^ьг

ьгмиъ 199в

ереванский физический институт

карибян ваагн бабкенович

угловые характеристики излучения электронов в ориентированных кристаллах

А.04.16 Физика ядра, элементарных частиц и космических лучей

автореферат дисертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ереван 1990

^¡штпШрр ЦишшрЦЬц С Ьришир 2>рцр1рп]р МширтпшпиГ

^ртшЦши пЫ}И11шр,

«1Ш2ИП11ШЦИ11 ригщриифпииЬр.

Шш2 шишр ^шциш^Ьрщгар ] ги1л.

«1ш2щшигир] ги!до Цпцшивцга I;

Зфц.ишр. яршшр1ги1111Ьрр цпЦипр и.итэиъз

Зфц.ишр. я[шгир1пМ1Ьрр г^пЦшпр сЬрЬЮ

ЗДц.ишр. Iш1111Ьп11 цпЦтпр ¿.щьифщшъ сь-чгэ Ьришир щЬтшЦши 1ш1[щ[ищрщ1ф ирЯгаЦш^и фрчрЦш]^ тГррпи 1вавр. Ьпц^ир -р!д йииГр -

Ьришир фрцрЦдцр риитршгивр сЬриши, и1р1аши]ши ЦрицриЬрр ф.гэ 024 ишиишчршшЦши {зпрЬрг^пиГ:

иаииифпишр^ир 1; дшипршииц ЬрЬЬ-р qpшrlшpшUшlí

иигц/шчррр шпшр1}шд Ь 199вр. Лгии^и^ _

ЦшиишяришЦши ¡цпрЬрцр д^шшЦши ршрипщшр [¡I

и. Р. 1Гшрчшр]ш11

Работа выполнена в Ереванском физическом институте

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

А. О. Аганьянц

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

К. А.Испирян СЕрФИЭ доктор физико-математических наук Г.Аветисян СЕГУ5

Ведущая организация: Ереванский государственный университет

Скафедра ядерной физики)

Защита состоится июля 1996 г. в _часов на заседании

Специализированного совета 024 при Ереванском физическом институте С375036, Ереван, ул. Братьев АлиханянЭ С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЕрФИ.

Афтореферат разослан _ июня 1996 г.

Ученный секретарь р

Специализированного совета 1/У . у\ — _А. Т. Маргарян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В послэдные десятилетия бурно развивались теоретичаскив и экспериментальные исследования взаимодействия заряженных частиц с кристаллическими структурами, что обусловлено как необходимостью понимания и описания различных процессов протекающих в сильных полях, естественным источником которого являются монокристаллы, так и требованием различных областей науки и техники иметь монохроматичные, поляризованные и интенсивные фотонные пучки. Эти исследования также практически важны напр. для отклонения высокоэнергетичных пучков заряженных частиц при помощи изогнутых монокристаллов, для создания новых, эффективных детекторов элементарных частиц и т.п.

Когерентно тормозное излучение (КТИ), которому посвящены большое количество теоретических и экспериментальных работ возникает вследствие увеличения когерентной длины (зоны формирования) излучения

1 = Е СЕ -ОЙ/'Ш

сап О О

с увеличением энергии ео начальных электронов; ш - частота излучения. При улграрелятивистских энергиях электронов когерентная длина достигает макроскопических размеров, превышающих расстояние между ядрами соседних атомов, и если среда представляет монокристаллическую решетку, то на этой длине укладывается несколько узлов решетки, что в силу их упорядоченного расположения приводит к увеличению выхода фотонов по сравнению с выходом из аморфной мишени.

Уже при экспериментальных исследованиях КТИ наблюдались аномально высокий выход фотонов в низкоэнергетической части спектра при движении электронов вдоль осей и плоскостей монокристаллов. Детальное исследование излучения и характеристик движения электронов (позитронов) вблизи осей и плоскостей монокристаллов начались послв обнаружения на Ереванском синхротроне интенсивного низкознергетического когерентного излучения.

Энспврименталные и теоретические исследования проведены в ускорительных цэнтрах Еревана, Томска, Харькова, Новосибирска, бьлс, сейм. В основном изучены спектральные и оривнтационные характеристики излучения электронов

- а. -

(позитронов) при движении около кристаллографических осей или плоскостей различных монокристаллов. Кроме этого измерены интегральные угловые распределения и поляризация в Томска и в Харькове при энергиях начальных элэктронов около I ГэВ.

На Ереванском синхротроне после измерения энергетических и ориентационных характеристик по всему спектру на внутреннем и выведанном электронных пучках, возникла необходимость измерения угловых распределении низкоэнергетического когерентного излучения в различных монокристаллах, для более глубокого понимания механизмов излучения. Кроме того угловые характеристики тесно связаны с особенностями движения заряженной частицы и с поляризацией возникающего излучения.

Цель работы. Основная цэль диссертационной работы заключается в улучшении установки и методики исследований и измерении с их помощью дифференциальных угловых распределении излучения ультрарелятивистских электронов в монокристаллах алмаза и германия при их движении вблизи кристаллографических осей или плоскостей.

Научная новизна работы. Впервые подробно исследованы угловые распределения у-квантов с фиксированной энергией, излученных электронами при их движении около плоскостей монокристалла алмаза.

Впервые обнаружено расщепление и расширение у-пучка в перпендикулярном направлении относительно кристаллографической плоскости, а также азимутальная асимметрия в высокоэнергетичной части спектра.

Впврвые измерены угловые распределения в области пика спектра излучения электронов при плоскостном каналировании в кристалле алмаза в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Сопосталяя известное направление поляризации при этих энергиях со знаками измеренных азимутальных асимметрий, показано, что поляризация излучения в высокоэнергетической части спектра направлена параллельно плоскости кристалла.

Впервые выполнены измерения ориентационных зависимостей угловых распределений излучения с фиксированной энергией.

Впервые измерены угловые распределения излучения электронов с энергией 1.9ГэВ в монокристалле алмаза. При этой энергии электрона обнаружено расщепление пучка

у-квантов с энергией 120МэВ как на плоскости с ОИэ, так и на оси НПО] кристалла.

Впервые исследованы распределения по углам вылета у-квантов из монокристалла германия. Впервые показано, что есть смещение области расщепления у-пучка, по сравнению с кристаллом алмаза, а также, что эффекты расщепления и смещения пучка проявляются слабее, чем на алмазе.

Научная и практическая ценность работы. О целью

измерения угловых распределения излучения электронов движущихся вблизи осей и плоскостей кристаллов, усовершенствована установка: созданы и применены

прямоугольные щелевые коллиматоры, что позволило расширить угловой диапазон измеряемых распределений с необходимым подавлением фона; созданная дистанционно управляемая, сканирующая мишень, установленная в краевом поле парного магнитного спектрометра позволила измерить угловые распределения /-квантов фиксированных энергий в области 20-200МэВ.

Методическими измерениями показано, что эффективность регистрации у-квантов не зависит от поперечного положения узкого конвертора магнитного спектрометра в пределах углового диапазона установки. Данная усовершенствованная установка может применятся для измерений широких угловых распределений у-квантов.

На основе обнаруженной азимутальной асимметрии показано, что излучение электронов при их падении под нулевым углом относительно плоскости монокристалла алмаза поляризовано по всему спектру излучения, что открывает возможность использования в поляризационных экспериментах жесткую часть у-сгоктрз.

На основе измерений оривнтацшнных зависимостей угловых распределений излучения с фиксированной энергией указан способ ориентации кристаллов относительно электронных пучков сили определения направления движения электронов относительно ориентированных кристаллов) с точностью =0.1 угла Линхарда. Этот способ может применятся как для ориентировки кристаллов, так и для диагностики высокоэнергетичных электронных пучков (определение точного направления, расходимости и т.п.).

Сопоставление угловых распределений излучения электронов с энергиями 4.4ГэВ и 1.9ГэВ, а также сравнительный анализ для кристаллов алмаза и германия может послужить дальнейшему развитию теоретических представлении о характере движения и взаимодействия заряженной частицы с сильными кристаллическими полями.

На защиту выносятся:

1. Усовершенствование установки на тракш внутреннего пучка Ереванского синхротрона для исследования дифференциальных угловых сечений процессов взаимодействия электронов высоких энергий с монокристалическими мишенями.

2. Методика экспериментального исследования угловых характеристик излучения электронов с энергией 4.4ГэВ и I.ЭГэВ в монокристаллах.

3. Экспериментальные результаты исследования угловых характеристик излучения электронов с энергией 4.4ГэВ и 1.9ГэВ в монокристаллах алмаза и германия.

Апробация работы: Основные результаты, включенные в диссертацию, доложены на ш Всесоюзной конференции по излучению релятивистских частиц в кристаллах сНальчик, 1988>; хгх и хх Всесоюзных совещаниях по физике взаимодействия заряженных частиц кристаллами сМосква, 1989.199СР и на семинарах ЕрФИ.

Публикации. Основной материал диссертации опубликован в шести статьях в журналах: Письма в ЖЭТФ, ШЭТФ, в материалах и сборниках тезисов Всесоюзных совещаний и конференций по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, в препринте ЕФИ.

Структура и обьем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения. Она изложена на 86 страницах машинописного текста, содержит 2 таблицу и 32 рисунка. Список цитируемой литературы содержит 68 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении подчеркивается актуальность исследования угловых характеристик излучения электронов высоких энергий при малых углах влета в кристалл, приводится краткий обзор

литературы, посвященной данной тематике, сформулирована основная цель и содержание каждая из глав диссертационной работы.

В первой главе приведены сведения о теоретических спектральных й угловых распределениях низкоэнергетического когерентного излучения, кратко описана модель в рамках которого сделана попытка объяснения экспериментально обнаруженного рэсщзшгания у-пучка.

Расчеты были проведены для объяснения угловых особенностей излучения в кристалле алмаза, при энергии электронов 4.5ГэВ. В модели использовался межплосткостной потенциал, полученный усреднением атомного потенциала в приближении Томаса-Ферми, с функцией экранирования Линхарда. Розигрыванием начальной точки и угла влета электрона относительно плоскости (ПО) монокристалла алмаза вычислялась поперечная энергия, что и определяла траекторию электрона в заданном поле. Затем для выбранного направления складывалась излучение с разных участков траектории электрона. Результаты моделирования представлены на рис.1 Распределения симметричны в плоскости сканирования профиля фотонного пучка, относительно среднего направления влета электронов в кристалл, поэтому на рисунках показана только одна половина угловых распределений.

Сравнение экспериментального распределения с расчетным на рис.1 показывает что есть механизмы уширения, а также усреднения углов излучения, не учтенные в расчетах, хотя выбранная в модели расходимость электронного пучка превышает соответсвующую расходимость в эксперименте в несколько раз. Приведенная модель качественно совпадает с экспериментальными данными только в том, что при некоторой энергии фотонов однопиковое угловое распределение расщепляется на два пика. Однако с увеличением энергии излучения расчетные распределения все больше уширяются и пики раздвигаются, в то время, как экспериментальные данные показывают, что с увеличением энергии фотонов расщеплэнив пропадает и угловые распределения становятся уже.

Во второй главе описана экспериментальная установка и методика исследований излучения каналированных

ультрарелятивистских электронов. Приведены характеристики

-Л

ежС ю ра^)

Рис.1 Плотность излучения электронов с энергией 4.5НэВ в зависимости от угла наблюдения в плоскости перпендикулярном плоскостям (.110) кристалла алмаза для частоты ш - 315мэв. расходимость электронного пучка 0.15мрад.

основных узлов экспериментального оборудования, включающих электронный ускоритель, гониометр, тракт вывода у-пучка, магниты, вакуумную систему, коллиматоры, парный магнитный спектрометр, квантометр Вильсона и счетчики, а также регистрирующую электронику. Описаны используемые гониометрические мишени, конверторы парного магнитного спектрометра, режимы вывода у-пучка и методика измерения спвктральных, угловых и поляризационных характеристик выведанного фотоного пучка.

Схематическое изображение указанной установки представлено на рис.2.

Циркулирующий электронный пучок сбрасывался на исследуемую кристаллическую мишень М* ориентируемую при помощи гониометрического устройства. Тормозное излучение, образованное в монокристалле, формируется до необходимых угловых размеров двумя коллиматорамы К1 и кх , очищается' от примеси заряженных частиц магнитами шиш, проходит через мишени мг или мэ парного магнитного спектрометра и затем поглощается в веществе пластин квантометра Вильсона (Кв). Сцинтилляционные счетчики С1, сг, сз, с* используются для регистрации пар е+е~, си служит для поисков нулевой ориентации кристалла, а с* для временной селекции у-пучка с соответствующей тонной мишенью.

УглоЕые распределения у-квантов с фиксированной энергией измерялись при помощи парного магнитного спектрометра с подвижной узкой мишенью, позволяющей сканировать профиль у-пучка в горизонтальном направлении на расстоянии 30м от радиатора - монокристалла. На такой базе сканирование при помощи мишени с горизонтальными и вертикальными размерами, соответственно , 1.4мм и 5мм производилось с угловым разрешением 0.02мрад. Для указанных измерений были специально изготовлены коллиматоры: широкоугольные в горизонтальном направлении и узкозазорные в вертикальном. В горизонтальном направлении они пропускали практически весь излученный пучок от алмаза толщиной до ЮОмкм. Хотя установка позволяла сканировать профиль пучка только в горизонтальном направлении, угловые распределения в двух взаимно перпендикулярных направлениях выполнялись при ориентации каждой из двух эквивалентных взаимно перпендикулярных

Рис.2 Схематическое изображение установки-.

мишени, к1ч-к2 - коллиматоры, ш-з-нэ -магниты,

с1-ов-сцинтилляционные счетчики, в—детектор си, кь -квантометр вильсона

плоскостей (ОН) и (ОН) параллельно направлению движения первичных электронов. Такие условия эксперимента исключали влияние на результаты измерений асимметрии самого пучка электронов и геометрической формы мишени.

В указанном способе измерений мишень ПМС могла перемещаться на базе до 40мм, а сцинтилляционные счетчики ПМС оставались неподвижными. Необходимо было изучить влияние асимметрии расположения мишени спектрометра относительно сцинтшшщионных

счетчиков ПМС на эффективность регистрации пары е'е" при фиксированной энергии у-квантов в широком диапазоне энергий.

Измерения эффективности удобно было выполнять при фиксированном положении мишени при перемещениях первой пары сцинтшшщионных счетчиков ПМС ci, с* регистрирующих Размеры счетчиков в плоскости разлета пары составляют 1см, они обычно располагаются симметрично относительно направления движения y-пучка на расстоянии 3.3 м от мишени ПМС. Выполнение измерения показали, что в пределах экспериментальных ощибок эффективность регистрации пары не изменяется при пвремещэниях указанных счетчиков на расстояния 0,-1,-2 см, т.е. влево и вправо от у-пучка при неизменном растоянии между ними рис.3.

Для расширения энергетической области измерений угловых распределений былз изготовлена дистанционно-управляемая мишень, которая устанавливалась на расстоянии 35 см от края магнита и при помощи которого сканировалась профиля фотонного пучка. Точность определения углов - 0.02 мрад.

Энергия у-квантов при измерениях угловых распределений определялось только первой парой счэтчиков ci, с*.

В третьей главе приведены измеренные дифференциальные угловые распределения излучения электронов с энергиями 4.4 и 1.9 ГэВ движущихся вблизи осей и плоскостей алмаза и германия.

На рис.4 и рис.5 представлены полученные распределения на алмазе. При энергии 315МэВ видно отчетливое расщепление на 2 пика, а при низких энергиях, как и при более высоких энергиях, рис.4в,г,д оно отсутствует.

Ранее исследованные спектральные зависимости излучения каналированных электронов с энергией ев=4.4ГэВ показали, что

-о

-тэ 3000 •2. Я

2500

2000

1500

1000

ы= 157 МеУ ы=633 МеУ ы=3528 Ме\/

+

+

+

I + +

+

I ■ ... I

-3 -2-10 1

+

5дд ' ' ' ' ' ■ ' ' ■ I ■ ' ■ ■ I ' ' ■ ■ I ' ' ' ■ I ■ ■ ' ■

2 3 X (эт)

А

Рис.3. Эффективность регистрации электрон-позитронной пары магнитным спектрометром в зависимости от положения счетчиков.

ООО

'too

400 200

400

200

600 400 200

400 200

.TI5

n

_i_i_i_i_

632

997

%

6

1095

I 1_l_

3085

_i_i_i_i_l_

-0,4 0 0,4 ip i ipaS

W

Рис.4. Угловые распределения у-квлнтов в направлении

перпендикулярном к плоскости сот» алмаза, при нулевом угле влета электронов. в правом углу каждого рисунка указана энергия квантов в мэв.

N.. ООО

400

310

. • а

л_I_I_I_I_и

400 200

400

200

600 400 200

400 200

.«• 632 • «•

5 "...

I I I 1 I

997

%

_1_1_и

1095

• 4» » ^ •

_I_I_I_1_

3085

Я

_I_I_I_I_1_

-0,4 О 0,4 <-р трай

т

РИС.5. То же, что и на рис.4, но в направлении параллельном плоскости сот!.) алмаза.

в области ы = 315МэВ когерентное усиление излучения выражено слабо, так что рис.4а представляет суммарное распределение как когерентно, так и некогерентно рожденных у-квантов. Нами была выполнена процедура вычитания фона некогерентных у-квантов на основе распределения рис.5а; тогда расстояние между пиками в полученном распределении оказалось равным Ар = 5'10~4рад , следовательно, и средний угол вылвта у-квантов относительно первичного электрона 0.5Др=2.5'10_*рад, что значительно превышает критический угол каналирования электронов.

Как видно из рис.4 и рис.5 ширины распределений неодинаковы в двух взаимно перпендикулярных направлениях т.е. наблюдается азимутальная асимметрия в угловых распределениях вплоть до измеренной максимальной энергии ы=ЗГэВ.

В таблиир 1 приведены асимметрии

S - S..

А - ~±---JJ-

+ S||

для трех значений ш, где sxC|o ■ J Nxcl t>c¥°dV вычислен в угловом интервале, который определяется условием Nir|h > 0.5N

lC|Р max

Таблица i

м, ГэВ I 1.9 3.1

л 0.09 ± 0.02 0.09 ± 0.02 0.12 ± 0.03

Такая азимутальная асимметрия является следствием асимметричности взаимодействия электрона в ориентированном монокристалле и свидетельствует о поляризации излучения по аналогии с когерентно тормозным излучением. КТИ асимметрично только вокруг пиковых энергетических значений, где оно поляризовано, в то время как в нашем 'случае излучение зтамметркчно по всему спектру, что ясно прослеживается из таблицы и. Угловые зависимости полученные на алмазе толщиной 72мкм, при энергии электронов 4.4 ГэВ, апроксимировались гауссовским распределением. В таблице и

Таблица и

Угол влета мрад ГэВ б^-ЗСХ) мрад б|( 300 мрад 6 '300 о мрад

0 0.12 39 ± I 4.3 1 1.5

0 0.17 47 ± 1.2 42 ' Т.5

0 0.25 60 ± 1.5 50 ± 1.5

0 0.31 расцепление 44 ± 1.5 77 ± 2.5

0 0.81 100 ± 3 60 ± 2

0 1.54 74 ± 2 ПО + 1.5

0 1.9 75 ± 2 61 ± 1.5

0 3.1 74 ± 2 62 ± I

0 3.7 73 ± I 63 ± I

0 3.96 71 ± 1.5 60 ± 1.5 70 ± 2

0.1 3.96 74 ± 1.5 64 ± I •

0.5 0.63 50 ± I 60 ±0.8

представлены стандартные отклонения угловых распределения излучения ff^, Сц в направлении соответственно перпендикулярном и параллельном плоскости (ПО). Из таблицы видно, что начиная с энергии 0.26 ГэВ стандартные отклонения

> (?ц . Поскольку условия эксперимента исключали влияние асимметрии электронного пучка и формы кристаллической мишени, то указанная асимметрия свидетельствует о поляризации /-пучка вплоть до измеренной энергии 4.0 ГэВ. Измерения показали также, что 6jj < ео , где бо - стандартное отклонение для разориентированного кристалла. Этот результат говорит о существовании механизма подавления многократного рассеяния электрона в ориентированном, кристалле.

Измеренная асимметрия в области энергии ш = 100 МзВ, т.е. в когерентной части спвкгра излучения, где ожидается достаточно высокая степень поляризации, имеет противоположный знак Сх < «Гц . С целью потверждения этого неравенства при энергиях более близких к пику излучения, а именно при ы = 45 МэВ, были измерены угловые распределения на двух взаимно перпендикулярных плоскостях алмаза (рис.6). Угловые зависимости КТИ тоже показали: в когерентной части спектра КТИ, с известной высокой степенью линейной поляризации ^ < (Г,, .

Сравнение угловых распределений у-квантов высокоэнергетической части спектра с КТИ, приводит к выводу: излучение электронов при их падении под нулевым углом относительно плоскости монокристалла алмаза поляризовано по всему спектру излучения, причем поляризация меняет знак при энергии x-uve^ 0.03 и выше этой энергии направлена параллельно плоскости движения.

Для выяснения закономерностей эффекта расщепления у-пучка были' измерены оривнтационные зависимости угловых распределений с фиксированными энергиями фотонов ш=315МэВ, при движении электронов с энергией 4.3 ГэВ вблизи плоскости (ПО) монокристалла алмаза. Полученные распределения представлены на рис.7. Видно, что с увеличением угла влета электронов относитеьно плоскости, пики в угловых распределениях становятся несимметричными, один из них исчезает, в то время как другой растет постепенно приближаясь к центру.

С т5=0 ы=45 МеУ

■ф (тгас))

С т?=п/2 и — Л5 МеУ

-0.4

-0.2

0.2 0.4 ■ф (тгас!)

Рис.6. Распределения у-квднтов с энергией 45мэВ, по углам

вылета из кристалла в направлении перпендикулярном (наверху.) и параллельном (внизу.) к плоскости (011) алмаза.

-0.4 -0.2 0 0.2 0.4

О.01

-0.4 -0.2

0.2 0.4

<?> 100 X)

э т>

50 -

-0.4 -0.2

0.2 0.4

-0.20,.

-0.40,

-0.4 -0.2 0 0.2

0.4

— 0.80,

-0.4 -0.2

— 1.20,

0.2 0.4 т/* (тгс^)

0

3

О

О

Рис.7. Угловые распределения /-квантов с энергией 315мэВ.

У каждого рисунка указан угол влета электронов в единицах критического угла относительно плоскости <011>.

- го -

Ясно, что используя ориентационную зависимость интенсивности низкоэнергетического когерентного излучения, можно ориентировать кристалл относительно электронного пучка с точностью угла Линхарда в^. О другой стороны, из рис.7 следует, что форма угловых распределении резко меняется даже при очень малых со.1-0.гв^ изменениях угла ориентации кристалла относительна электронного пучка. Этот эффект позволяет ориентировать кристалл относительно направления движения электронного пучка с или наоборот, зная ориентацию кристалла, определить направление движения элетроновэ с точностью на порядок выше, чем при спектроскопических методах.

Измерены также угловые распределения при движении электронов около оси 1100] для энергии у-квантов ш=120МэВ с рис. Для этих распределения характерен резкый спад при углах =±0.5мрзд, что является следствием недостаточных поперечных размеров колимматоров. Для осевого случая можно отметить наблюдения как расщепления, так и сильного уширения распределения по сравнению с разориентированным кристаллом.

Измерения угловых распределении у-квантов выполнены также на монокристалле германия толщиной ИОмкм при энергии 4.4 ГэВ (напр. рис.9). Полученные распределения показывают, что эффекты, наблюдаемые на кристалле алмаза, в основном повторяются, но выражены слабев. Хотя межплоскостной потенция для кристалла германия иа больше, чем для алмаза - иа=г 2.56ио, а Дебаевская температура для германия ниже,чем для алмаза, и можно было ожидать сильного уширения угловых распределений, но из приведенных графинов следует, что этого не происходит.

Основные отличия угловых распределений на монокристалле германия по сравнению с алмазом следующие: а) область расщвшения у-пучка на германии смеш/эн в сторону

низких энергии на =Ю0МзВ, бз расщепление проявляется слабее - расстояние между пиками на германии 1.5 раза меньше, чем на кристалле алмаза,

С Лх^ ь>=120МеУ

60 50 40 30 20 10 0

.75 -0.5 -0.25 О 0.25 0.5 0.75

■ф (тгас!)

^ 100 V)

"1 90 аЗ

80

г

70 60 50 40 30 20

-0.5 -0.25 О 0.25 0.5 0.75

•ф (тгас))

Рис.8. Угловые распределения излучения 1.9МэВ-ных электронов

при их движении около оси с100) кристалла алмаза

С Меог АХ1Б 120 МеУ

Ge 1> = 0 w=435 Mev

-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 тр (mrad) •

Ge tJ=0 w = 636 Mev

тр (mrad)

Рис.9. Распределения по углам вылета y-квднтов с энергией

435МэВ (.наверху) и бЗбмэВ свнизу), из кристалла германия в направлении, перпендикулярном к плоскости сои;.

глубина расщвплвния тоже уменьшается, г:> поскольку критический угол каналирования для германия больше соответствующего угла для алмаза, то поворот кристаллографических плоскостей относительно направления движения элвкронов на один и тот же малый угол св пределах угла Линхардаэ приводит к возникновению меньшей асимметрии для кристалла германия.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации.

I. О цэлыо измерения угловых распределений излучения электронов движущихся вблизи осей и плоскостей кристаллов, усовершенствована установка:

аэ созданы и применены прямоугольные щэ левые коллиматоры, что позволило расширить угловой диапазон измеряемых распределений с необходимым подавлением фона, б) созданная дистанционно управляемая, сканирующая мишень, установленная в краевом поле парного магнитного спектрометра позволило измерить угловые распределения у-квантов фиксированных энергий в области 20-200МэВ.

Методическими измерениями показана, что эффективность регистрации у-квантов не зависит от поперечного положения узкого конвертора магнитного спектрометра в пределах углового диапазона установки.

2. Подробно исследованы угловые распределения у-квантов с фиксированной энергией, излученных электронами при их движении около плоскостей монокристалла алмаза. Впервые обнаружено ■ растепление и расширение у-пучка в перпендикулярном направлении относительно кристаллографической плоскости, а также азимутальная асимметрия в Еысокоэнергетичной части спектра. На основе обнаруженной азимутальной асимметрии показано, что излучение элвкгронов при их падении под нулевым углом относительно плоскости монокристалла алмаза поляризовано по всему спектру излучения.

3. Измерены угловые распределения в области пика спвктра излучения электронов при плоскостном каналировании в кристалле алмаза в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Сопосталяя известное направление поляризации при этих энергиях с знаками измеренных азимутальных

- гл. -

асимметрий, показано, что поляризация излучения в высокоэнергетической части спвклра направлвна параллельно плоскости кристалла.

4. Выполнены измерения оривнтационных зависимостей угловых распределений излучения с фиксированной энергией. На их основе указан способ ориентации кристаллов относительно электронных пучков с или определения направления движения электронов относительно ориентированных кристаллов) с точностью sö.I угла Линхарда.-*-

5. Измерены угловые распределения излучения электронов с энергией 1.9ГэВ в монокристалле алмаза. При этой энергии электрона обнаружено расщепление пучка у-квантов с энергией 120МэВ как на плоскости cOID, так и на оси tIGOi кристалла.

6. Исследованы распределения по углам вылета у-квантов из монокристалла германия. Угловые зависимости показали, что есть смещение области расщепления у-пучка, по сравнению с кристаллом алмаза, а также, что эффекта расщепления и смещения пучка проявляются слабее, чем на алмазе.

Основная часть материалов, изложенных в диссертации, опубликована в работах:

1. Аганьянц А.0..Вартанов Ю.А..Карибян В.Б. и др., Установка и методика исследования свойств излучения каналированных в монокристаллах ультрарелятивистских электронов, Ереван 1389, 21с..Препринт ЕФИ-Н27(13)-90.

2. Аганьянц А.О., Вартанов Ю.А..Карибян В.,Б.,Яралов В.Я., Наблюдение аномалий в угловых распределениях излучения каналированных электронов., Письма в ЖЭТФ, 1988, т.48, вып.7,с. 364-366.

3. Аганьянц А.О., Вартанов Ю.А..Карибян В.,Б. и др., Угловые распределения жестких у-квантов и режим движения электронов в ориентированном алмазе., Тезисы докладов ш Всесоюзной конференций по излучению релятивистских частиц в кристаллах..Нальчик,1988,Изд.-во К.Б.ГУ,с.32-33.

4. Аганьянц А.О., Вартанов Ю.А..Карибян В.,Б. и др.. Асимметрия угловых распределений жесткого некогерентного излучения электронов в ориентированном кристалле..Материалы xix Всесоюз. совещания по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, М.1990,с.34,Изд.-во МГУ,с.Ш-112.

5. Аганьянц А.О., Вартанов Ю.А..Карибян В.Б.,Яралов В.Я.,

Оршнтационная зависимость угловых распределений излучения ультрарэлятивистских электронов при фиксированных энергиях у-квантов., Тезисы докладов хх Всесоюз. совещания по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, М.1990,с.66.

6. Аганьянц А.О., Вартанов Ю.А. ,Вартапетян Г.А..Карибян В.Б., Исследование излучения электронов с энергией 4.4ГэВ в ориентированных монокристаллах алмаза, кремния и германия., ЖЭТФ,1988,т.94, вып.8,с.73-78.

ЩГЬРбиЪ 41KUU PUPMU»

tLbkSrnilbrb аШИШЗРт иъчэпниэм, РЪПМОТРЬГС чгшьпгпми& рзпьгьиьгпмг

UmtitiiufinurupJiuUq pnr\ljœgmô t, 1лЬршйrupjfulipg, Upbp pmdlipg U iJUpfiipmUjig: .адшшпйрс гифИЧР1!1110 t ее mipqpp tjp ijpn' Ubpnnjrai 32 Ulpnp, 2 mqjгиишЦ U ее nliruli цОДрЬрЦшд qpnl^inliwpjnili: UatjUufmuwpjraUp иЦррЦшд t ЦпдййпрпгЧшд lípnpjrapbrilitipruií шцаршпЬиширЦриир^ t iblpupnUUtipp xnnmqmjpUinU raütjjrulirajpU pD2j4ilmórup]inü ПЬшшцштГшир: ЗвфпдШЬрр ЦшпшрЦи { Ыд Ър4Ь UffiMJ mpmqmgiugp^p tiblpnpnUujpU 1[рш:

ишйрпЦрЦрв mumilüHUppiltii t¡U шцЛпипр Ii qUpiínUpmiíp pjiupbrpiijpli ImppwpjiuUlibpp U шпшидрШфр 2П2Ш4И]РШ11 2ШР0ЧПП 4. ü i.e<it4 tUUpqpDj ni| t lüljopnülibpp ииррЬр $>ppui]iaô

Ьпхш{ашЦшигар]ruUUüpnil xinninqiiijpiMi шшршйш^ши pn2juuiTUl¡pp:

<nj nlimpUpilœô t y-$U2fi [mjlragiuií ü mpnhratf pjmpUrpnjpU hmpprupjinti]] пщгрйшцшд njr^r^tup j intJp, fili^iqtiu UmU anniiiqmjpirnti inqblpnpp iJUpjiuir iiqpiíniminjfili nuptibmppm. npp hpiínli 1|рш gmjg t шрЦшй. np ïnnnqnjpiuiiQ рЬЦЬппдЦпй t nr\2 uq^Pl1 fcplpn]lipni|:

Srajg t œpi[nd trail, np li2i]mô qônjpU рЬЦЬпшдпиГр uqt¡lpiip]v pmpip-tlifcpqtiEplj mpprajpruif $nfiniit t fip пщцгир] ralip pjiupbrpajpU hiippnipjinliß пщгрйшцшд шгщгир]т1фд mligUUinil qiuqrahünpü:

Srajg t mpilraô, np oqmmqnpót¡ini| xnnnqDjpilnô фОД œpnhiiuli Upbilmjpp, l|mpt¡ip t 4nqiílinpn2tii irfunpjrupUriQ tiül^opnUnjpli Çtrçfi иЦшяйшйр сЦтГ, np InujUti t, npn2bl tlblpapnUübpp 2nI1<)lí,nü гигщшр j ruüß 4пгцЛтрп2Цш0 pjmpUrip йЦшийнШр:) xinninqnjpiíinU pliiupiiqpp^ nliljjmU ю mnljnup X2turupjшьГр:

VAHAGN GHARIBYAN

THE ANGULAR CHARACTERISTICS OF ELECTRONS RADIATION IN ORIENTED CRYSTALS

The thesis consist of an Introduction, three Chapters and a Conclusion. The thesis is presented in 86 pages which includes 32 figures 2 tables and 68 references.

The object of detailed studies have been the angular distributions of the Yerevan ARUS Synchrotron 4.5CeV and l.QGeV electron's radiation with different fixed energies, near the diamond and germanium crystalline planes and axes.

Have been observed a gamma—beam large widening and splitting on perpendicular direction relative to crystalline plane, and an azimuthal asymmetry of the radiation that shows to gamma-beam polarization.

Has been also shown that the mentioned linear polarization inverts Its sign for the hard part of the spectrum, and thus becomes parallel to crystalline plane.

Has been mentioned that utilizing the gamma-beam splitting phenomena's one can align a single crystal Cor, the same, define the moving direction of an electron-beam relative to the oriented crystal} with precision better than 10 percent of the radiation characteristic angle.