ISSN 1996-0948 · EISSN 2949-561X

· Языки: ru / en

Статья: Запирание и вспышки рентгеновского излучения в комплексной плазме наносекундного вакуумного разряда (2020)

Читать

Читать онлайн

В работе обсуждается эффект частичного «запирания» рентгеновских квантов с энергией меньше или порядка 10 кэВ межэлектродной полидисперсной средой наносекундного вакуумного разряда (НВР) с виртуальным катодом, что иногда сопровождается высокоинтенсивными вспышками рентгеновского излучения (РИ). Предложена модель диффузии и выпуска РИ в НВР на основе решения уравнения для потока квантов в рассеивающей и поглощающей межэлектродной среде. Результаты представленной модели сопоставляются со схемой стохастического лазера В. С. Летохова.

The paper discusses the effect of partial “trapping” of X-ray quanta with energies less than or of the order of 10 keV by the interelectrode polydisperse medium of a nanosecond vacuum discharge (NVD) with a virtual cathode, which is sometimes accompanied by high-intensity bursts of X-ray radiation. A model of diffusion and release of X-ray in an NVD based on the solution of the equation for the flux of quanta in a scattering and absorbing interelectrode medium is proposed. The results of the presented model are compared with the scheme of a stochastic laser by V. S. Letokhov.

Ключевые фразы: ВИРТУАЛЬНЫЙ КАТОД, полидисперсная среда, диффузия рентгеновский квантов, стохастический лазер

Автор (ы): Куриленков Юрий Константинович, Сметанин Игорь Валентинович, Огинов Александр Владимирович, Самойлов Игорь Сергеевич

Журнал: ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

SCI: Физика
УДК: 533.9. Физика плазмы
537.21. Общие вопросы (притяжение, поля, потенциал, электрическая энергия и т.д.)
eLIBRARY ID: 44185817

Для цитирования:

КУРИЛЕНКОВ Ю. К., СМЕТАНИН И. В., ОГИНОВ А. В., САМОЙЛОВ И. С. ЗАПИРАНИЕ И ВСПЫШКИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КОМПЛЕКСНОЙ ПЛАЗМЕ НАНОСЕКУНДНОГО ВАКУУМНОГО РАЗРЯДА // ПРИКЛАДНАЯ ФИЗИКА. 2020. № 5

Текстовый фрагмент статьи

Диффузионная модель В. С. Летохова стохастического запирания излучения в объеме случайно расположенных отражающих частиц позволяет качественно описать результаты экспериментов по регистрации вспышек рентгеновского излучения в НВР. В отличие от концепции стохастического лазера (СЛ) В. С. Летохова [3], где рост плотности фотонов при превышении порога генерации происходит экспоненциально, в нашей модели в соответствии с соотношением (4) рост числа фотонов имеет предел насыщения, определяемый функцией источника S.

Несмотря на то, что в нашем эксперименте с НВР пока нет СЛ, такие наблюдаемые особенности как наличие запирания РИ (рис. 2, рис. 3), наличие источников накачки (энергичные электроны и жёсткое РИ), а также появление вспышек РИ (типа режима, приведенного на рис. 4), в целом, можно рассматривать как важные предпосылки к реализации СЛ в рентгеновском диапазоне. Природа вспышек в НВР и в СЛ также оказывается по-своему близка – это проявление заметно бóльшей генерации РИ в объёме межэлектродных ансамблей наночастиц в НВР, или, для гипотетического случая СЛ, – наработке РИ в объёме среды, чем потери РИ с поверхности в обоих случаях. В случае СЛ идёт цепная реакция роста числа фотонов в усиливающей среде, аналогично ядерным цепным реакциям [27]. В нашем случае, межэлектродный объём НВР оказывается без усиления, но с объёмной генерацией РИ за счёт торможения энергичных электронов в полидисперсной межэлектродной среде, и мгновенного наполнения всего объёма среды флуоресцентными линиями K–Pd (21,177 кэВ) и тормозными фотонами. Добавим, что разряды с Pd анодом из 3 трубок отличаются наличием чёткого ВК, довольно редкими режимам запирания (рис. 3) и большой интенсивностью РИ во вспышках (рис. 4). В случае анода из 13 трубок мы легко получаем довольно плотные межэлектродные ансамбли (рис. 2, а)) и, соответственно, имеем хорошее запирание РИ и его малый выход с поверхности (рис. 2, б)), но плохо выраженный ВК из-за большого числа анодных Pd трубок, не позволяющих пучкам электронов свободно проникать внутрь анодного пространства, и, как следствие, – отсутствие вспышек РИ.

Выход РИ в разряде с Pd анодом в трёх спектральных интервалах, измеренный недавно с использованием метода фильтров Росса [33], приведен в работе [34]. Из гистограмм выхода рентгена [34] видно, что в спектрах присутствует как K–Pd, так и переходы с более высоких уровней для меньших энергий (типа L – Pd), а также заметная часть тормозного излучения с энергиями в интервале 30– 55 кэВ. Отметим, что выше описаны наблюдавшиеся вспышки РИ для палладиевого анода [13], но, в принципе, выбор материала анода в НВР позволит реализовать вспышку с флуоресцентной линией K любого элемента, из которого сделан анод, в соответствующей ему плотной эрозионной межэлектродной полидисперсной среде.

Как сделать межэлектродную среду в НВР усиливающей для реализации СЛ – это задача на будущее. В целом, наши результаты на сегодняшний день, как нам кажется, показывают, что идея В. С. Летохова о «самоудержании света» [35] в среде с распределенным усилением и рассеянием, по-видимому, при определённых условиях может быть распространена и на не слишком жесткую ( 10 кэВ) часть рентгеновского диапазона [16], но это лишь первые шаги по продвижению схемы СЛ в рентгеновскую область спектра.

Список литературы

1. Schoenlein R., Elsaesser Th., Holldack K., et al.
Philos. Trans. A: Math. Phys. Eng. Sci. 2019. Vol. 377.
P. 20180384.
2. Elton C. X-rays lasers. – New York: Academic
Press, 1990.
3. Летохов В. С. // ЖЭТФ. 1967. Т. 53. С. 1442.
4. Wiersma D. S. // Nat. Phys. 2008. Vol. 4 (5). P. 359.
5. Cao H. // J. Phys.-Math. Gen. 2005. Vol. 38 (49).
P. 10497.
6. Noginov M. “Solid State Random Laser”. –
Springer, 2005.
7. Miley G. H., Murali S. K. Inertial Electrostatic
Confinement (IEC) Fusion. – Springer, 2014.
8. Lavrent’ev O. A. On the history of thermonuclear
synthesis in USSR, 2-nd edition. – Ukraine: Kharkov Phys.-
Tech. Inst. 2012.
9. Elmore W. C., Tuck J. L., Watson K. M. // Phys.
Fluids. 1959. Vol. 2. P. 239.
10. Kurilenkov Yu. K., Skowronek M., Dufty J. //
J. Phys. A: Math&Gen. 2006. Vol. 39. P. 4375.
11. Kurilenkov Yu. K., Tarakahov V. P., Gus’kov S. Yu.,
et al. // J. Phys. A: Math &Theor. 2009. Vol. 42. P. 214041;
[Kurilenkov Yu. K., Tarakahov V. P., Gus’kov S. Yu. //
Plasma Physics Reports. 2010. Vol. 36. № 13. P. 1227].
12. Kurilenkov Yu. K., Tarakanov V. P., Karpukhin
V. T., Gus’kov S. Yu., Oginov A. V. // Journal of Physics:
Conf. Series. 2015. Vol. 653. P. 012025.
13. Kurilenkov Yu. K., Tarakanov V. P., Gus’kov S. Yu.,
et al. // J. Physics: Conf. Series. 2015. Vol. 653. P. 012026.
14. Kurilenkov Y. K., Tarakanov V. P., Gus’kov S. Y.,
Oginov A. V., Karpukhin V. T. // Contributions to Plasma
Physics. 2018. Vol. 58. № 10. P. 952.
15. Kurilenkov Yu. K., Tarakanov V. P., Gus’kov S. Yu.,
Oginov A. V., Samoylov I. S. // Journal of Physics: Conf.
Series. 2019. Vol. 1147. P. 012103.
16. Летохов В. С. // Квантовая Электроника.
2002. Т. 32 (12). P. 1065.
17. Lavandy N. M., Balachandran R. M., Gomes
A. S. L., Sauvain E. // Nature. 1994. Vol. 368. P. 436.
18. Cao H. // Opt. Photon. News. 2005. Vol. 16. P. 24.
19. Wiersma D. S. // Nat. Phys. 2008. Vol. 4 (5). P. 359.
20. Cao H. Random Laser – Physics & Application.
Workshop on Coherent Phenomena in Disordered Optical
Systems 26–30 May 2014.
21. Suleiman M., Borchers C., Guerdane M., Jisrawi
N. M., Fritsch D., Kirchheim R., Pundt A. // Z. Phys.
Chem. 2009. Vol. 223. P. 169.
22. Smetanin I. V., Kurilenkov Yu. K., Oginov A. V.,
Samoylov I. S. // J. Russian Laser Res. 2020. Vol. 41. № 6
(в печати).
23. Huang J., Morshed M. M., Zuo Z., Liu J. //
Appl. Phys. Lett. 2014. Vol. 104. P. 131107.
24. Vegso K., Siffalovic P., Benkovicova M., et al. //
Nanotechnology. 2012. Vol. 23. P. 045704.
25. Chitu L., Siffalovic P., Majkova E., et al. //
Measurement Science Review. 2010. Vol. 10. № 5. P. 162.
26. Turitsyn S. K., Babin S. A., Churkin D. V., et al. //
Physics Reports. 2014. Vol. 542. P. 133.
27. Xueyuan Du., Hanwei Zhang., Hu Xiao., et al. //
Ann. Phys. 2016. Vol. 52. P. 649.
28. Weinberg A. M., Wigner E. P. The physical theory
of neutron chain reactors. – USA: Chicago, Illinois. The
Univ. of Chicago press, 1958.
29. Henke B. L., Gullikson E. M., Davis J. C. // Atomic
Data and Nuclear Data Tables. 1993. Vol. 54. P. 181.
30. Blokhin M. A., Schweizer I. G. Rentgenospektralniy
spravochnik (Handbook of X-ray spectra). – M.:
Nauka Publishers, 1982.
31. Halperin L. // Rev. Mod. Phys. 1986. Vol. 58 (3).
P. 533.
32. Петров Ю. П. Кластеры и малые частицы. –
М.: Наука, 1986.
33. Mohammed A. S. A., Carino A., Testino A. //
J. Appl. Cryst. 2019. Vol. 52 (2). P. 344.
34. Ross P. A. // Phys. Rev. 1926. Vol. 28. P. 425.
35. Oginov A. V., Kurilenkov Yu. K., Samoylov
I. S., et al. // Journal of Physics: Conf. Series. 2019.
Vol. 1147. P. 012081.
36. Предисловие В. Летохова к книге: M. Noginov
“Solid State Random Laser”. – Springer, 2005.

1. R. Schoenlein, Th. Elsaesser, K. Holldack, et al., Philos. Trans. A: Math. Phys. Eng. Sci., 377, 20180384 (2019). 2. C. Elton, X-rays lasers (Academic Press, New York, 1990). 3. V. S. Letohov, JETP 53, 1442 (1967). 4. D. S. Wiersma, Nat. Phys. 4 (5), 359 (2008). 5. H. Cao, J. Phys.-Math. Gen. 38 (49), 10497 (2005). 6. M. Noginov, “Solid State Random Laser” (Springer, 2005). 7. G. H. Miley and S. K. Murali, Inertial Electrostatic Confinement (IEC) Fusion (Springer, 2014). 8. O. A. Lavrent’ev, On the history of thermonuclear synthesis in USSR, 2-nd edition (in Russ.) (Kharkov, Ukraine: Kharkov Phys.-Tech. Inst., 2012). 9. W. C. Elmore, J. L. Tuck, and K. M. Watson, Phys. Fluids 2, 239 (1959). 10. Yu. K. Kurilenkov, M. Skowronek, and J. Dufty, J. Phys. A: Math&Gen 39, 4375 (2006). 11. Yu. K. Kurilenkov, V. P. Tarakahov, and S. Yu. Gus’kov, Plasma Physics Reports 36 (13), 1227 (2010). 12. Yu. K. Kurilenkov, V. P. Tarakanov, V. T. Karpukhin, S. Yu. Gus’kov, and A. V. Oginov, Journal of Physics: Conf. Series 653, 012025 (2015). 13. Yu. K. Kurilenkov, V. P. Tarakanov, S. Yu. Gus’kov, et al., J. Physics: Conf. Series 653, 012026 (2015). 14. Y. K. Kurilenkov, V. P. Tarakanov, S. Y. Gus’kov, A. V. Oginov, and V. T. Karpukhin, Contributions to Plasma Physics 58 (10), 952 (2018). 15. Yu. K. Kurilenkov, V. P. Tarakanov, S. Yu. Gus’kov, A. V. Oginov, and I. S. Samoylov, Journal of Physics: Conf. Series 1147, 012103 (2019). 16. V. S. Letohov, Quantum Electron. 32 (12), 1065 (2002). 17. N. M. Lavandy, R. M. Balachandran, A. S. L. Gomes, and E. Sauvain, Nature 368, 436 (1994). 18. H. Cao, Opt. Photon. News 16, 24 (2005). 19. D. S. Wiersma, Nat. Phys. 4 (5), 359 (2008). 20. H. Cao, Random Laser – Physics & Application. Workshop on Coherent Phenomena in Disordered Optical Systems 26–30 May (2014). 21. M. Suleiman, C. Borchers, M. Guerdane, N. M. Jisrawi, D. Fritsch, R. Kirchheim, and A. Pundt, Z. Phys. Chem. 223, 169 (2009). 22. I. V. Smetanin, Yu. K. Kurilenkov, A. V. Oginov, and I. S. Samoylov, J. Russian Laser Res. 41 (6), (2020) (in print). 23. J. Huang, M. M. Morshed, Z. Zuo, and J. Liu, Appl. Phys. Lett. 104, 131107 (2014). 24. K. Vegso, P. Siffalovic, M. Benkovicova, et al., Nanotechnology 23, 045704 (2012). 25. L. Chitu, P. Siffalovic, E. Majkova, et al., Measurement Science Review 10 (5), 162 (2010). 26. S. K. Turitsyn, S. A. Babin, D. V. Churkin, et al., Physics Reports 542, 133 (2014). 27. Du Xueyuan, Zhang Hanwei, Xiao Hu, et al., Ann. Phys. 52, 649 (2016). 28. A. M. Weinberg and E. P. Wigner, The physical theory of neutron chain reactors (The Univ. of Chicago press, Chicago, Illinois, USA, 1958). 29. B. L. Henke, E. M. Gullikson, and J. C. Davis, Atomic Data and Nuclear Data Tables, 54, 181 (1993). 30. M. A. Blokhin and I. G. Schweizer, Rentgenospektralniy spravochnik (Handbook of X-ray spectra), (Nauka Publishers, Moscow, 1982) [in Russian]. 31. L. Halperin, Rev. Mod. Phys. 58 (3), 533 (1986). 32. Yu. P. Petrov, Klastery i malye chasticy, (Nauka, Moscow, 1986). 33. A. S. A. Mohammed, A. Carino, and A. Testino, J. Appl. Cryst. 52 (2), 344 (2019). 34. P. A. Ross, Phys. Rev. 28, 425 (1926). 35. A. V. Oginov, Yu. K. Kurilenkov, I. S. Samoylov, et al., Journal of Physics: Conf. Series 1147, 012081 (2019). 36. Predislovie V. Letohova k knige: M. Noginov “Solid State Random Laser”, (Springer, 2005).

Выпуск

№ 5 (2020)

Кол-во страниц: 122 страницы

С О Д Е Р Ж А Н И Е

ОБЩАЯ ФИЗИКА

Василяк Л. М., Кудрявцев Н. Н., Попов О. А., Смирнов А. Д. О некоторых «суперсовременных» методах обеззараживания воздуха 5

Лелюхин А. С., Муслимов Д. А. Восстановление спектральных распределений по данным о пространственном распределении фотонов вторичного излучения 10

Панас А. И., Чигарев С. Г., Вилков Е. А., Бышевский-Конопко О. А. Спин-инжекционный механизм возбуждения собственной намагниченности в антиферромагнитной нанопленке 16

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ

Куриленков Ю. К., Сметанин И. В., Огинов А. В., Самойлов И. С. Запирание и вспышки рентгеновского излучения в комплексной плазме наносекундного вакуумного разряда 23

Туриков В. А. Параметрический распад лазерной волны в неоднородной плазме на удвоенной верхнегибридной частоте 33

Седов В. С., Мартьянов А. К., Алтахов А. С., Шевченко М. Ю., Заведеев Е. В., Занавескин М. Л., Ральченко В. Г., Конов В. И. Синтез в СВЧ-плазме поликристаллических алмазных слоёв на тонких пластинах крем-ния большого диаметра 38

Константинов В. О., Щукин В. Г., Шарафутдинов Р. Г. Окислительное электронно-пучковое рафинирование металлургического кремния 44

ФОТОЭЛЕКТРОНИКА

Попов В. С., Егоров А. В., Пономаренко В. П. Получение фоточувствительных элементов на основе двумерного теллурида висмута и их вольт-амперные характеристики 50

ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

Ильинов Д. В., Шабрин А. Д., Садилов В. В., Пашкеев Д. А. Исследование структурных параметров гетероэпитаксиальных систем на основе In-GaAs/GaAs методами нейтронографии и высокоразрешающей рентгеновской дифрактометрии 56

Стецюра С. В., Харитонова П. Г., Маляр И. В. Полумагнитное пленочное покрытие на основе фоточувствительного полупроводника 66

Мартьянов А. К., Седов В. С., Попович А. Ф., Савин С. С., Хомич А. А., Ральченко В. Г., Конов В. И. Электропроводность композитных пленок карбид кремния-алмаз, синтезированных в СВЧ-разряде в смесях метан-силан-водород 73

Мадаминов Х. М. Исследование особенностей токов двойной инжекции в pSi-nSi1-xSnx-структурах 80

Исмаилов А. М., Муслимов А. Э. Влияние нанокластеров золота на катодолюминесценцию поверхности сапфира 86

Бобоев Т. Б., Гафуров С. Дж., Истамов Ф. Х. Исследование влияния УФ-облучения на скорость разрушения полимеров 93

Девятов И. В., Мингалиев К. Н., Туев Д. В., Юргенсон С. А. Численное моделирование роста трещины в композиционных материалах 97

ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ

Батенин В. М., Лябин Н. А., Маликов М. М. Численное моделирование лазера на парах меди с индукционным разрядом и дополни-тельным подогревом 103

Генцелев А. Н., Гольденберг Б. Г., Лемзяков А. Г. Рентгеношаблоны с многослойной несущей мембраной 109

Юргенсон С. А., Мингалиев К. Н., Девятов И. В., Туев Д. В. Анализ влияния физических аспектов элементов регистрации повреждений и напряженно-деформированного состояния на систему мониторинга авиационных конструкций 116

Другие статьи выпуска

Параметрический распад лазерной волны в неоднородной плазме на удвоенной верхнегибридной частоте (2020)

Авторы: Туриков Валерий Алексеевич

В работе посредством численного моделирования исследован процесс параметрического распада лазерной волны необыкновенной поляризации в плазме в сверхсильном магнитном поле. В таком взаимодействии волна накачки распадается на два верхнегибридных плазмона с последующим каскадным возбуждением мод Бернштейна. Обнаружено возникновение отраженной от области неоднородности плазмы необыкновенной волны на верхнегибридной частоте. Сделан вывод о том, что отраженная волна возбуждается верхнегибридными плазмонами, возникшими при первичном распаде. Исследована зависимость средней энергии электронов, набираемой при развитии неустойчивости, от величины внешнего магнитного поля и от градиента плотности плазмы

Сохранить в закладках

Спин-инжекционный механизм возбуждения собственной намагниченности в антиферромагнитной нанопленке (2020)

Авторы: Панас Андрей Иванович, Чигарев Сергей Григорьевич, Вилков Евгений Александрович, Бышевский-Конопко Олег Анатольевич

Цель работы – показать возможность возбуждения индуцированной (собственной) намагниченности в антиферромагнитной (АФМ) нанопленке магнитного перехода (МП), а также рассмотреть вопрос его практического применения при создании спининжекционных источников ТГц сигнала. Приведено физическое обоснование рассматриваемого процесса за счет скашивания подрешеток АФМ под действием спинполяризованного тока, инжектируемого из ферромагнитного (ФМ) слоя вследствие sd-обменного взаимодействия спинов электронов проводимости с d-электронами кристаллической решетки. Приведены соотношения для определения частоты и мощности излучаемого сигнала. На примере работы ТГц спин-инжекционного излучателя, использующего «метапереход» с МП ФМ-АФМ, показана практическая значимость рассматриваемого эффекта. Экспериментально показана нетепловая природа излучения в МП ФМ-АФМ на частотах 16 ТГц с уровнем мощности сотни мкВт, а также влияние на процессы в метапереходе внешнего магнитного поля

Сохранить в закладках

Восстановление спектральных распределений по данным о пространственном распределении фотонов вторичного излучения (2020)

Авторы: Лелюхин Александр Сергеевич, Муслимов Дмитрий Алексеевич

В работе предложен новый способ измерения спектральных распределений первичного излучения по профилю полей вторичного излучения, возбуждаемых в цилиндрическом рассеивающем теле. Показана связь между распределением по энергии фотонов первичного пучка излучения и распределением в пространстве порождаемых ими фотонов вторичного излучения. Приведены результаты моделирования, иллюстрирующие возможность реализации предложенного способа измерений

Сохранить в закладках

О некоторых «суперсовременных» методах обеззараживания воздуха (2020)

Авторы: Василяк Леонид, Кудрявцев Николай Николаевич, Попов Олег Алексеевич, Смирнов Александр Дмитриевич

Представлен критический анализ технологий обеззараживания воздуха на примерах оборудования производителей в России.

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: АО "НПО "ОРИОН"
Регион: Россия, Москва
Почтовый адрес: 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
Юр. адрес: 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
ФИО: Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
E-mail адрес: orion@orion-ir.ru
Контактный телефон: +7 (499) 3749400
Сайт: http://www.orion-ir.ru

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.

Наведите камеру на QR-код, чтобы открыть моб. версию страницы.

Ведущий журнала

Ильина Надежда

Написать

По вопросам связанным с журналом вы можете связаться с его ведущим.