Введение к работе
Актуальность проблемы.
Преимущества пучка гамма-квантов каналпрованного излучения но -равнению с. пучком тормозного или когерентного тормозного пзлученп>. таток*, как узпя направленность, высокая ПНТеИСИВИОСТЬ. КВаЗІШО!!ОХроМ<іТ[)ЧИ'>.'ТЬ, иоможность
управления параметрами лучка дахп лпмож.чость использования его для конкретных физических ->ад.п, например, длл исследования ядерных электромагнитных процессов с характерной энергией порядка энергии пика в спектре интенсивности излучения при каналпрованпп, дистанционный элементный анализ, генерация позитронов в аморфных н кристаллических конверторах для создачпя интенсивного позитр^чного источника. Так и {12] предлагается способ Тіпорашгя позитронов в конверторе из аморфного вольфрама прп взаимодействии с нітм 7-квантоп, полученных при каналпрованпп электронов в кристалле германия. В работе [13] рассматривается вариант, в котором полученпе каналпрованного излучения и генерация позитронов совмещаются п одном монокристалле.
Для указанных целей больше всего подходит пучок у-квантов, полученный при осепом каналпрованпп в достаточно толстых монокристаллах (сравнительно жёсткий спектр, высокая интенсивность). Однако, в отличии от плоскостиого случая, для рачёта характеристик іп.ігчснпя при осевом ка-налпровашшв толстых кристаллах оі.'ут'-rnver завершённая аналитическая моделі. Поэтому, для оценки перспективі' -етп пепользования пучка каналпрованного чзлученпя необходимо либо опираться на результаты громоздких численных расчётов (например методом Монте-Карло), либо на экспериментальные результаты.
Li 80-е годі был проведен ряд эксперимента тьных исследований спектрального состава излучения при осевом каналиро-
ванни электронов, однако их сравнению п совместному анализу препятствует тот факт, что опубликованные результаты получены с помощью различных методик в трудно сопоставимых условиях. Кроме того, практически отсутствуют результаты по спектральному составу излучения в кристаллах с Z > 14. Многочпсаенные данные, полученные для кристалла кремния в области энергии электронов Е > 1ГэВ, относятся либо к измерениям с тонкими кристаллами, либо к измерениям при фиксированной коллииащкг. По нашему мнению весьма полезным является проведение систематических измерений спектральных характеристик у-излучения электронов в различных -фисталлах на одном комплексе измерительной аппаратуры, в одинаковых ус.тозиях.
Одной из важных характеристик излучения электронов в кристаллах является множественность фотонов (излучения нескольких 7-квантов при прохождении одного электрона сквозь кристалл). Ее наличие требует учёта этого явления в теоретических моделях и ь методиках измерения спектральных характеристик излучения. С другой стороны, этот эффект может быть полезен, например, при генерации электрон-позитронных пар. Множественность фотонов, по-видимому, впервые наблюдалась экспериментально при исследовании коллаборацией 'Кристалл' излучения каналированных электронов с энергией 10 ГэВ » монокристаллах кремния различной толщины. В излучении электронов с энергией 4.3 ГэВ множественность фотонов была зарегистрирована в Ереване в 1985 году. Следует заметить, что ко времени начала исследований вопрос о наличии .множественности излучения при каналировании электронов с энергией меньше 1 ГэВ в тол стых кристаллах ни в публикациях, ни на научных форумах не возникал,
. Научная новизна
1. Показано, что при осевой ориентации толстых кристал-
эв основной вклад в излучение даёт іплу^тше электронов, шишішхся в режиме каналпрованпя с результате объёмно-) захвати и когерентное термозное излучение многократно ассеяных электронов.
-
Впервые покатано, что зависимость энергии паки тлу-ения от зар тдового числа атомов кристалла п от энергии пер-иных электронов, полученная в дппольном приближении, ри зарядовом числе более 30 н энергиях электр< нов иоряд-а 900 МэВ п более не выполняется.
-
Предложена модель, огшсызающая роль множественно гп при регистрации излучения спектрометрами полного по-лощештя на основе вероятностного анализа механизма множественности 7-излучення при каналпрованіш электронов вы-оких и промежуточных энергий.
-
Впервые обнаружено наличие множественности нзлу-ення при каналпрованіш электронов с энергь. й менее 1 ГэЬ.
-
Впервые получено распределение множественности изучения при каналпрованіш < 100 > электронов с энергией 00 МэВ в кристалле вольфрама т лшиной І.18 »ш.
Практическая значимость
Результаты настоящей работы имеют практическое начение для создания интенсивных пучков -.-квантов и по-итронных цучков. а также представляют ценность для р. 1-іитпя теории 7-излучеппя П])И каналпрованіш электронов.
Положения выносимые на защиту:
-
Установка и оригинальная методика, обеспечивающая одновременное измерение спектра излучения и фона в широкім спектральном диапазоне и обеспечн,іающая во время измерения поправку спектров на дрейф коэффициента усиления ЬЭЪ
-
Результаты измерения спектров 7-излучения электро-аов при осевой ориентации кристаллов в широком диапазоне
характеристик кристаллов и энергии первичных э.. ктронов. Впервые показано, что зависимость энергии пика излучения от зарядового числа атомов кристалла и от энергии первичных электронов, полученная в дппольном приближении, при зарядової! числе более 30 и энергиях электронов порядка 900 МэВ и более не выполняется.
-
Результаты, показывающие, что при осевой ориентации толстых кристаллов основной вклад в излучение даёт излучение электронов, находящихся в режиме каналированпя в результате объёмного захвата, а также когерентное тор*\юзное излучение многократно рассеянных электронов.
-
Р< эулътаты вероятностного анализа механизма множественности 7-излученпя при каналировании электронов высоких и промежуточных энергий, а также модель, описывающая роль множественности при регистрации излучения спектрометрами полного поглощения.
-
Установка и оригинальная методика измерения распределения множественности излучения при осевой ориентации кристалла, включая программное обеспечение ведения эксперимента v обработки его результатов.
-
Впервые, обнаружено наличие множественности излучения при калалироваяви электронов с энергией менее 1 ГэВ.
-
Впервые получено распределение множественности излучения прп каналировашш < 100 > электронов с энергией 900 МэВ в кристалле вольфрама толщиной 1.18 мм.
Апробация работы:
Материалы докладывались на международной Конференции по взаимодействию излучения с веществом (Терскол, 1990), международном Симпозиуме по излучению релятивистских электронов в периодических структурах (Томск, 1993), на Всесоюзном семинаре по электромагнитным взаимодействиям адронов в резонансной области энергий (Харьков 1989), XXIIДХІІІ Совещаниях по физике взаимодействия за-
ряженнпх частиц с кристаллами (МГУ 1992.1993).
Публикации:
Материалы, изложенные в диссертации опубликованы в журналах "Ядерная физика", "Журнал технической физики", "Доклады Академии Наук", "Приборы и техника эксперимента", "Radiation Effects and Defects in Solids". "Известия высших учебных заведений", а также в виде препринтов НИ-ИЯФ ТПУ и в сборниках ВАНТ.
Основные научные результаты, включенные в диссертацию опубликованы в работах [1, 2, 3, 4, 5, б, 7, 8, 9]
Значительная часть материалов диссертации опублико
вана в соавторстве с К.Ю.Амосовым, М.Ю.Андреяшкнным,
И.Е.Внуковым, В.Н.Забаевым,
Б.Н.Калшшньш, А.П.Потылипыным.
