مکانیسم تولید و ویژگی‌های تابش چرنکوف در ناحیه اشعه ایکس نرم

نویسنده

دانشگاه آزاد اسلامی واحد ملایر

10.22052/4.1.47

چکیده

در این مقاله، مکانیسم تولید تابش چرنکوف در ناحیه اشعه ایکس و توزیع طیفی- زاویه­ای آن به دقت مورد مطالعه قرار گرفته و برخی از ویژگی‌های منحصر به فرد این تابش و کاربردهایش بررسی شده است. نتایج نشان می­دهند که در نزدیکی لبه­های جذب اتمی، قسمت‌های موهومی و حقیقی ضریب‌شکست دچار تغییرات شدیدی می­شوند و برای محدوده بسیار باریکی از طیف اشعه ایکس، ضریب‌شکست بعضی مواد بزرگتر از یک شده و کانال‌هایی برای تابش چرنکوف در ناحیه اشعه ایکس ایجاد می­شود. با انتخاب مواد تابش­زای مناسب و استفاده از الکترون‌های نسبیتی حاصل از شتابگرهای الکترونی کوچک، درخشندگی تابش چرنکوف در حالت بهینه محاسبه و با درخشندگی سایر منابع تولید اشعه ایکس نرم مقایسه شده است. بر اساس این بررسی­ها، این چشمه­ی نوین اشعه ایکس نرم، به دلیل درخشندگی زیاد و تکفام بودنش می­تواند در میکروسکوپی اشعه ایکس نرم، طیف سنجی فوتوالکترون و دیگر زمینه­های تحقیقاتی مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The production mechanism and characteristics of Cherenkov radiation in the soft X-ray region

نویسنده [English]

  • Abbas Ahmadi
چکیده [English]

In this paper, the production mechanisms and the spectral-angular distribution of X-ray Cherenkov radiation (XCR) was investigated in detail and some unique properties of XCR and its applications were discussed. It is shown that, in the vicinity of the atomic absorption edges, the real and the imaginary parts of the refractive index are varied drastically and for some materials the refractive index exceed unity and Cherenkov radiation can be generated in soft X-ray regions with a narrow band width. By selecting suitable Cherenkov emitters and using laboratory-sized electron accelerators, in the optimal conditions, the brightness of the soft X-ray source was calculated and compared to other soft X-ray sources. On the basis of these investigations, some unique properties of XCR such as, narrow band width and high brightness make XCR as a novel soft X-ray source for applications in soft X-ray microscopy, photoelectron spectroscopy and other research areas.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cherenkov radiation
  • Refractive index
  • Soft X-ray
[1] P.A. Cherenkov; Visible Emission of Clean Liquids by Action of Gamma Radiation; Dokl. Akad. Nauk SSSR, 2, (1934) 451. [2] I.M. Frank and I.E. Tamm; Coherent Visible Radiation of Fast Electrons Passing Through Matter; Dokl. Akad. Nauk SSSR, 14 (1937) 109. [3] B.M. Bolotovskii & et al.; Vavilov-Cherenkov Radiation: its Discovery and Application; Physics –Uspekhi 52, 11 (2009) 1099. [4] V.A. Bazylev & et al.; Intense Electromagnetic Radiation from Relativistic Particles; Sov. Phys. Usp., 25 (1982) 565. [5] W. Knults & et al.; Observation of narrow band Si L-edge Cherenkov radiation generated by 5 MeV electron; Appl. Phys. Lett., 79 (2001) 2099. [6] A.P. Kobzev; On the radiation mechanism of a uniformly moving charge; J. Physics of Particles and Nuclei, 45, 3 (2014) 628. [7] D.T. Attwood; Soft X-rays and Extreme Ultraviolet Radiation: Principles and Applications; Cambridge University Press, (2000) 503p. [8] V.I. Vysotskii & et al.; Conditions for Generation of X-ray Cherenkov Radiation during Motion of Charges in Realistic Media; Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 7, 1 (2013) 51. [9] G.N. Afanasiev; Vavilov-Cherenkov and Synchrotron Radiation Foundations and Applications; Kluwer Academic Publishers, (2004) 491p. [10] B.L. Henke & et al.; X-ray Interactions: Photoabsorption, Scattering, Transmission and Reflection at E=50-30000 eV, Z=1-92; Online Available: http://henke.lbl.gov/optical_constants. [11] C.T. Chantler & et al.; X-ray Form Factor, Attenuation and Scattering Tables; Online Available:http://physics.nist.gov/PhysRefData/FFast/html/form.html. [12] W. Knults & et al.; Compact high-brightness soft X-ray Cherenkov source; IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 10, 6 (2004) 1414. [13] V.V. Kaplin & et al.; Tunable, monochromatic X- rays using the internal beam of a betatron; Appl. Phys. Lett. 80 (2002) 3427. [14] A. Egbert & et al.; Compact electron based extreme ultraviolet source at 13.5 nm; Emerging Lithographic Technologies VII, 25 (2003) 784. [15] B. Buijsse; A keV-electron based tabletop soft X-ray source; in proceeding of SPIE, 4502 (2001) 74. [16] G.A. Johansson & et al.; Design and performance of a laser-plasma based compact soft X-ray microscope, Review of Scientific Instruments. 73 (2002) 1193. [17] E. Duke & et al.; Biological applications of cryo-soft X-ray tomography; Journal of Microscopy 255, 2 (2014) 65. [18] R. Robertson & et al.; Cherenkov imaging a new modality for molecular imaging; American Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging 2 (2012) 163.