Найден новый способ управлять излучением в «мягком» рентгеновском диапазоне

Российские ученые разработали математическую модель, которая точно описывает, как распространяется черенковское излучение в экзотическом диапазоне длин волн — в области «мягкого» рентгена — в зависимости от свойств материала и формы мишени. Эксперименты на микротроне вуза доказали работоспособность модели. В будущем она позволит создать управляемые источники рентгеновского излучения для исследования материалов и медицины. Результаты исследований ученых опубликованы в журнале «Успехи физических наук», сообщила пресс-служба Томского политехнического университета.Существует несколько теоретических и эмпирических моделей для описания рентгеновского черенковского излучения. Однако до этого они не были упорядочены, и каждая из них имеет ряд недостатков (отсутствие учета геометрии и конфигурации излучения, дороговизна, необходимость дополнительный поправок и так далее), которые ограничивают точность их предсказаний и использование.Ученые Томского политеха провели сравнительный анализ моделей рентгеновского излучения Вавилова‑Черенкова и выяснили, как геометрия мишени и свойства вещества влияют на характеристики излучения. На основе полученных данных физики создали математическую модель, позволяющую точно предсказывать поведение черенковского излучения.«В исследовании мы проанализировали различные математические модели для расчета излучение Вавилова‑Черенкова в "мягком" рентгеновском диапазоне — особенно в условиях аномальной дисперсии, когда оптические свойства материала резко изменяются. Особое внимание уделили влиянию геометрии мишени на спектрально‑угловое распределение излучения. В результате сравнительного анализа выяснили, что метод поляризационных токов, разработанный в ТПУ, дает наиболее точные предсказания по сравнению с альтернативными подходами. С методической точки зрения важно, что мы не просто предложили новую модель, а систематизировали существующие методы, четко обозначив границы их применимости и преимущества каждого», — отметил один из авторов исследования, заведующий Международной научно-образовательной лабораторией «Рентгеновская оптика» Томского политехнического университета Михаил Шевелев.Модель учитывает свойства материалов и форму мишени. Это помогает точнее рассчитывать параметры источника и значительно увеличить интенсивность излучения в нужном диапазоне энергий и конфигураций.«Наши исследования имеют прямое практическое значение: теперь инженеры получили инструмент для более надежного проектирования источников на основе рентгеновского черенковского излучения с заданными параметрами — от лабораторных до медицинских устройств. Полученные результаты позволяют сократить время на экспериментальную доводку и снизить риски получения неожиданных результатов при создании новых установок», — добавил Михаил Шевелев.Для проверки работоспособности модели авторы провели серию экспериментов на микротроне Томского политехнического университета. Исследования выполнялись в диапазоне энергий 100–130 эВ. Сопоставление экспериментальных данных с теоретическими предсказаниями показало хорошее согласие, что подтверждает корректность предложенного подхода и демонстрирует его практическую применимость для расчета характеристик излучения Вавилова‑Черенкова.