BINP da sinxrotron nurlanishi: muvaffaqiyat formulasi. Sinxrotron nurlanishi: tushunchasi, asoslari, o'rganish printsipi va qurilmalari, qo'llanilishi. Sinxrotron nurlanishining asosiy xususiyatlari

Konstantin Zolotarev, Pavel Piminov
"Birinchi qo'lda fan" № 2(62), 2015 yil

Deyarli yarim asr oldin, Novosibirsk yadro fizikasi institutining asoschisi, zarrachalarning o'zaro ta'sir qilish energiyasini to'qnashuv nurlari yordamida oshirish g'oyasini ilgari surgan va amalga oshirgan taniqli rus fizigi G.I.Budker. zaryadlangan zarracha tezlatgichlari zamonaviy fizikaning mikroskoplari, chunki ular kuzatilayotgan ob'ektning tuzilishini unga zarralar oqimini sochayotgan rasmdan baholashga imkon beradi, mikroskopdagi kabi yorug'lik kvantlarini emas, balki yuqori energiyali zarralarni. Tezlatgichlarning maksimal energiyalarining oshishi bilan elementar zarralar va yadro ichidagi o'zaro ta'sirlar nazariyasida haqiqiy inqilob boshlandi, bu hozirgi kungacha davom etmoqda, uning fan va amaliyot uchun ahamiyatini ortiqcha baholash qiyin.

• "KOSKOZ" va "ALIN" (A. Nikolenko)
• Mis sochining siri (N. Polosmak, V. Trunova)
• Tobutlar yoki tobut tutqichlarimi? (N. Polosmak, K. Kuper)

1981 yil 1 dekabrda Sibir filiali yadro fizikasi institutining tezlashtiruvchi uskunalari va laboratoriyalari asosida SR bilan tadqiqotni rivojlantirish, SR manbalaridan samarali foydalanish va tadqiqotlarning sifat darajasini oshirishga qaratilgan sa'y-harakatlarni muvofiqlashtirish. SSSR Fanlar akademiyasi, Sibir Sinxrotron nurlanish markazi tashkil etildi, 1991 yilda u Sibir xalqaro sinxrotron nurlanish markaziga aylantirildi (SibMCSR) institutning ochiq laboratoriyasi bo'lib, uning faoliyatida Rossiya va xorijiy tashkilotlar va shaxslar ishtirok etishi mumkin. . 2003 yilda erkin elektron lazerning 1-bosqichi ishlay boshladi va 2005 yilda jamoaviy foydalanish markazi Sibir Sinxrotron va Terahertz nurlanish markazi (SCSTR) deb o'zgartirildi.

Shunday qilib, 1973 yildan beri BINPda sinxrotron nurlanish nurlaridan foydalangan holda tajribalar o'tkazilgan bo'lsa-da, ular hali ham ushbu maqsadlar uchun foydalanilmoqda - qirq yildan ko'proq vaqt o'tdi! - VEPP-3 / VEPP-4 ishlatiladi, ya'ni rentgen diapazonida (to'lqin uzunligi 0,01 dan 1 nm gacha) va 2 yoki 4 GeV nurlanish energiyasida ishlaydigan juda yorqin bo'lmagan 1-avlod SR manbalari.

Shuni ta'kidlash kerakki, 2003 yilda kuchli teragerts nurlanish nurlari manbai bo'lgan erkin elektron lazerning 1-bosqichi ishga tushirilishi bilan institutning tadqiqot arsenali tubdan kengaydi, ammo bu yanada kuchliroq lazerni yaratish muammosini bartaraf etmadi. Rentgen diapazonida ishlashga imkon beruvchi yangi avlodning SR manbai.

Bugungi kunda dunyoda 3-avlod sinxrotron nurlanish manbalariga ega bo'lgan bir necha o'nlab yirik tadqiqot markazlari mavjud, masalan, inglizlar. Olmos yorug'lik manbai, Shveytsariya Shveytsariya yorug'lik manbai, frantsuz Soleil va boshqalar, va yana ikkita "yorqin" manbalar Amerika NSLS-2 va shved MAX-IV- hozirda ishga tushirish holatida. Bu markazlarning barchasi talabga ega va maksimal quvvat bilan ishlaydi; Ular "nur vaqtini" taqsimlash bo'yicha ekspert tizimlarini tashkil qildilar: tadqiqotchilar uchun tanlov asosida va boshqa foydalanuvchilar uchun pullik asosda. Odatda to'lovchi mijozlar yangi dori-darmonlarni yaratadigan va sinovdan o'tkazadigan yirik farmatsevtika kompaniyalari - bu ulkan, doimiy va qimmat ish.

BINP "asosiy yo'llar" dagi yirik markazlar bilan raqobatlasha olmaydi - bizda "katta bozorda" raqobatbardosh bo'ladigan nur xususiyatlari yo'q. Va agar mahalliy olimlar yoki texnologlardan birining o'ziga xos, jiddiy vazifasi bo'lsa - masalan, yangi dorini sinab ko'rish, ular uchun Angliya yoki Frantsiyaga, Evropa sinxrotron radiatsiya markaziga borish osonroq bo'ladi ( ESRF), mamlakatimiz ham uning ishtirokchisi hisoblanadi.

Sinxrotron nurlanish tarixi

Ammo tezlatgichlarning magnit maydonida relativistik tezlikda harakatlanadigan zaryadlangan zarralar tomonidan chiqarilgan magnit bremsstrahlung nurlanishi, birinchi navbatda, tezlashuv jarayonining baxtsiz qo'shimcha mahsuloti bo'lib tuyuldi, chunki bu katta energiya yo'qotishlarini qoplashni anglatadi. Bunday nurlanish birinchi marta sinxrotronda - tsiklik rezonans tezlatgichda kuzatilganligi sababli, u sinxrotron deb atala boshlandi, garchi uning manbai, printsipial jihatdan, zaryadlangan zarrachalarni chalg'itadigan har qanday qurilma bo'lishi mumkin.

Ammo sinxrotron nurlanishi (SR) hayratlanarli darajada tez "Zolushkadan malikaga" o'tdi va bu o'zgarish uning "xarakter" ning radiatsiya spektrining katta kengligi - infraqizil nurlardan qattiq rentgen nurlarigacha, yuqori darajadagi xususiyatlari bilan bog'liq edi. yo'nalishlilik va qutblanish, nanosekundlarda davriylik, masshtab va nihoyat, katta quvvat (garchi oxirgi sifatlar allaqachon uni ishlab chiqaradigan ixtisoslashgan qurilmalarning xizmatidir). Relyativistik zarrachalarning nurlanishidan foydalanish g'oyasi 1947 yilda rus nazariyotchisi va bo'lajak Nobel mukofoti laureati V.L.Ginzburg tomonidan ifodalangan va keyingi yarim asrda sinxrotron nurlanishi atrofdagilarni tushunish uchun universal va juda samarali vositaga aylandi. dunyo.

Sinxrotron nurlanish manbalarining uch avlodi mavjud. Birinchisi, yuqori energiya fizikasi uchun mo'ljallangan sinxrotronlar va saqlash halqalarini o'z ichiga oladi; ikkinchisiga - maxsus SR manbalari sifatida ishlab chiqilgan saqlash halqalari. Ushbu manbalardagi radiatsiya odatda magnitlarni burish orqali hosil bo'ladi va u burchakdagi avtomobil faralari kabi zarrachalar traektoriyasiga tangensial yo'naltirilganligi sababli, nur katta tarqalish burchagiga ega bo'lgan fan shaklidagi nurga ega.

Uchinchi avlodga uzun to'g'ri bo'shliqlarga ega saqlash halqalari va o'zgaruvchan qutbli o'rnatilgan magnit tuzilmalar kiradi, ular kichikroq nur o'lchamlariga, yuqori intensivlikka va ancha yuqori spektral yorqinlikka ega bo'lgan sinxrotron nurlanishini hosil qiladi. Oxirgi ko'rsatkich eng muhim parametrdir, chunki u foydali foton oqimining miqdorini aniqlaydi. Tezlashtiruvchi fiziklarning yo'naltirilgan ishi tufayli rentgen nurlari SR manbalarining yorqinligi har o'n yilda uch marta kattalashdi! Shunga qaramay, hatto eng zamonaviy SR manbalarida ham "foydali" fotonlarning qiymati umumiy yorug'lik oqimining mingdan bir qismini tashkil qiladi, shuning uchun so'nggi o'n yillikda global jismoniy hamjamiyat yangi, SR manbalari bo'yicha loyihalar ustida faol ishlamoqda. to'rtinchi avlod.

Shunga qaramay, hatto "yosh" manbalardan uzoqda bo'lganimiz uchun ham tadqiqot va muntazam texnologik ishlar etarli. Masalan, SB RAS Kataliz instituti xodimlari sanoat ishlab chiqarishiga yo‘lga qo‘yilishi rejalashtirilgan yangi katalizatorlar namunalarini doimiy ravishda tahlil qilib boradi. Ammo bizning asosiy ustunligimiz, ehtimol, BINP-da sinxrotron nurlanishi asosan qidiruv vositasi sifatida o'zining tartibga solinmagan maqomini saqlab qoldi, uning yordamida deyarli har qanday qiziqqan olim o'zining, hatto biroz "aqldan ozgan" g'oyasini sinab ko'rishi mumkin.

Shu ma'noda, bizning SR manbalarimiz Novosibirsk Akademgorodok kabi noodatiy infratuzilma ob'ektida, ya'ni keng ko'p tarmoqli muhitda joylashganligi juda muhimdir. Va fizikadan uzoq bo'lgan o'sha arxeologlar, masalan, deyarli "qo'shni" bizga murojaat qilishlari va ularni qiziqtirgan har qanday artefaktni tahlil qilishlari mumkin. Axir, yangi bilimlar odatda SI yordamida amalga oshirilishi mumkin bo'lgan noyob foydalanuvchi namunalari va adekvat tadqiqot vositalarining kombinatsiyasi natijasida paydo bo'ladi.

"BOSHOT" va "FLAME"

COSMOS sinxrotron nurlanish stansiyasi 2007 yilda Davlat optik instituti (Sankt-Peterburg) bilan hamkorlikda yaratilgan. Va bu erda amalga oshirilgan birinchi ish bu institutda yaratilgan "Kosmik quyosh patruli" - kosmik spektrometrlar to'plamini kalibrlash edi. Ushbu asboblar quyoshning yumshoq rentgen nurlari va ekstremal ultrabinafsha (EUV) diapazonlarida emissiyasini kuzatish uchun mo'ljallangan - quyosh faolligining ob-havodan tortib biologiyagacha bo'lgan turli xil yerdagi jarayonlarga ta'sirini o'rganish uchun juda muhim ma'lumot. Bunday spektrometrlar quruqlik sharoitida ishlay olmaydi, chunki atmosfera kerakli diapazondagi nurlanishni o'tkazmaydi, lekin ularni Yerda sinab ko'rish kerak.

Bizning stantsiyamiz shunday paydo bo'ldi - vakuum kamerasiga o'ralgan "kosmos" ning kichik bir qismi, unga VEPP-4 kollayderidan sinxrotron nurlanishi kiradi. Yuqori vakuum va kuchli radiatsiya oqimlarining kombinatsiyasi stansiyaning eksperimental hajmlarida Yerga yaqin fazo sharoitlariga o'xshash sharoitlarni yaratadi.

Sinxrotron nurlanishi keng spektrli diapazonda fotonlar oqimini ta'minlaydi - ko'rinadigan nurlanishdan qattiq rentgen nurlarigacha. Undan kerakli energiyaga ega bo'lgan fotonlarni tanlash uchun stansiyaga diffraktsiya panjaralari va ko'p qatlamli oynali monoxromator o'rnatilgan. Endi biz o'z ishlab chiqarishimizdagi ko'p qatlamli nometalllardan foydalanamiz, ammo kelajakda biz Nijniy Novgorod mikrostrukturalar fizikasi institutidan optikaga o'tishni rejalashtirmoqdamiz - Rossiyada bunday optikani ishlab chiqarish bo'yicha etakchi, jahon ilmiy hamjamiyatida taniqli. COSMOS bugungi kunda yumshoq rentgen va EUV diapazonida metrologiya ehtiyojlari uchun ishlaydigan yagona mahalliy sinxrotron nurlanish stantsiyasidir.

Endi bizning eksperimental "kosmosimizda" NPO Typhoon (Obninsk) da yaratilgan Moskva amaliy geofizika instituti (Moskva) sun'iy yo'ldosh uskunalarining texnologik namunasi o'rnatildi. Ushbu qurilma kosmik stansiyaning quyosh paneliga joylashtiriladi, bu uning doimiy ravishda Quyosh tomon yo‘nalishini ta’minlaydi. Kosmik texnik qabul qilish qoidalari bunday qurilmalar uchun majburiy kalibrlashni talab qiladi va biz qurilmaga juda zarur bo'lgan "sun'iy yo'ldosh chiptasini" beramiz. Bizning stansiya, shuningdek, Rossiyada kosmik uskunalarni bunday kalibrlashni amalga oshirish mumkin bo'lgan yagona o'rnatish hisoblanadi.

Biz hozirda prototip ustida kalibrlash texnikasi ustida ishlayapmiz, ammo kuzga kelib biz orbitaga chiqishi kerak bo'lgan qurilma kelishini kutmoqdamiz.

Stansiyada boshqa metrologik ishlar ham olib borilmoqda: EUV diapazonida ishlaydigan optik elementlar bu erda nanoelektronika ishlab chiqarishda eng so'nggi texnologiyalar uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan optik elementlar, shuningdek, boshqariladigan qurilmalarda tajribalarda lazer plazmasini kuzatish uchun mo'ljallangan detektorlar sinovdan o'tkaziladi. termoyadro sintezi. Plazma rentgen nurlanishining juda qisqa va yorqin chaqnashlarini hosil qiladi va ko'r bo'lmaslik uchun detektor yuqori tezlik va past sezgirlikka ega bo'lishi kerak. Bunday detektor parametrlari uni biznikidan boshqa qurilmalarda kalibrlashni juda qiyinlashtiradi.

COSMOS stantsiyasi o'rnatilgan xuddi shu sinxrotron radiatsiya chiqish kanali, shuningdek, Novosibirsk kimyoviy kinetika va yonish instituti bilan birgalikda yaratilayotgan "gapiruvchi" "FLAME" nomli boshqa stantsiya uchun ham qo'llaniladi. SB RAS Kimyoviy-texnologiya va geografiya instituti hamkasblarining vazifasi olovni ishlab chiqarish, tahlil qilish uskunasini o'rnatish va ishga tushirish uchun o'rnatilgan burnerli qurilmani yig'ishdir. Bizning maqsadimiz yonish mahsulotlarini tanlab ionlash uchun nozik sozlangan asbob sifatida ishlatiladigan spektral tarkibida etarlicha kuchli va "toza" bo'lgan kerakli parametrlarga ega bo'lgan sinxrotron nurlanish nurini yaratishdir.

Olov - bu juda murakkab hodisa: organik moddalarning yonishi va uning yakuniy mahsulotga aylanishi (ideal suv va karbonat angidrid) o'rtasida minglab turli xil kimyoviy reaktsiyalar sodir bo'ladi. To'g'ri, eng samarali va ekologik toza yonish jarayonini tashkil qilish uchun reaktsiyaning oraliq bosqichlarini diqqat bilan o'rganish kerak. Odatda, elektron nur reaktsiya mahsulotlarini ionlashtirish uchun ishlatiladi, lekin uning zarralari energiyada etarlicha "hizalanmaydi" va uni sinov nuri sifatida ishlatish o'z cheklovlariga ega. Bu ma'noda sinxrotron nurlanishi yaxshi tomonga sezilarli darajada farq qiladi: uning yordami bilan molekulalar ichidagi qat'iy belgilangan kimyoviy aloqalarni uzish mumkin bo'ladi, bu nafaqat yonish paytida hosil bo'lgan kimyoviy moddalarni aniqlashga, balki ular orasidagi farqni ham aniqlashga imkon beradi. bir xil tarkibdagi izomerlar!

Bizning "FLAME" dunyodagi AQSh va Xitoydan keyin uchinchi va Rossiyada birinchi shunday sinxrotron stantsiyasiga aylanadi. O‘rganilayotgan birinchi ob’ekt biodizel yoqilg‘isi bo‘lishi kutilmoqda – atmosferadagi issiqxona gazlari balansini buzmaydigan qayta tiklanadigan energiya tashuvchisi.

Bundan tashqari, biz yirik sinxrotron markazlarida, jumladan, ma'muriy va tashkiliy cheklovlar tufayli, printsipial jihatdan, ishlab chiqish qiyin bo'lgan usullarni yaratmoqdamiz va qo'llaymiz. Bunga misol sifatida to'g'ridan-to'g'ri sinxrotron nurlanish chiqish kanalida joylashgan maxsus portlash kamerasida submillisekund vaqt o'lchamlari bilan detonatsiya jarayonlarini o'rganish mumkin. Sinxrotron nurlanishi uzluksiz oqim sifatida emas, balki qisqa elektron to'dalarining vaqtinchalik tuzilishini takrorlaydigan qisqa chaqnashlar ko'rinishida chiqishi sababli (bizning holatlarimizda bunday chaqnashlarning davomiyligi 1 ns va takrorlanish davri taxminan 100 ns ni tashkil qiladi). ), keyin, bunday nurlanishning materiya bilan o'zaro ta'sirining xususiyatlarini o'rganib, tegishli vaqt o'lchamlari bilan materiyaning hozirgi holatini aniqlash mumkin. Ya'ni, portlash davom etayotgan bir lahzada detonatsiya jabhasining harakat zonasida sodir bo'ladigan kimyoviy jarayonlarning tabiatini, detonatsiya nanoolmoslarining o'sish dinamikasini va mutaxassislarni qiziqtirgan boshqa ta'sirlarni o'rganing.

VEPP-3 saqlash qurilmasiga birinchi "Detonatsiya" eksperimental stantsiyasi o'rnatildi, keyinroq VEPP-4 saqlash moslamasidagi ikkinchi stantsiya ishlay boshladi: yangi kamerada massasi yuqori bo'lgan zaryadlarning portlashini o'rganish mumkin bo'ldi. 200 g gacha. Hozir bu stansiya modernizatsiya qilinmoqda: kuchli lazer plazma impulslarining konstruktiv materiallarga ta'sirini o'rganish rejalashtirilgan. Kelajakdagi termoyadro reaktorlarini loyihalashda ushbu jarayonlar haqidagi bilimlar talab qilinadi.

Boshqa foydalanuvchi stantsiyalari doimiy ravishda yangilanadi. Shunday qilib, yangi fokusli linzalarning o'rnatilishi tufayli rentgen-fluoresans elementar tahlilining fazoviy o'lchamlarini yaxshilash mumkin bo'ldi, uning yordamida nafaqat namunaning kimyoviy tarkibini, balki fazoviy ham aniqlash mumkin bo'ldi. individual elementlarning taqsimlanishi. Garchi biz bu sohada boshqa sinxrotron markazlari bilan raqobatlasha olmasak ham, biz bir qator qiziqarli natijalarga erishdik. Masalan, Rossiya Fanlar akademiyasining Sibir bo'limining Irkutsk limnologiya instituti xodimlari Milankovich tsikllari kabi iqlim o'zgarishlariga pastki cho'kindilarning elementar tarkibining "javobi" ni aniqladilar, bu esa SRni o'rganish uchun foydalanish imkonini beradi. paleoklim. Xuddi shunday ishlar hozir Oltoy ko'llarining pastki cho'kindilarida, xususan, Ko'lda olib borilmoqda. Teletskoye.

Ekstremal sharoitlarda (bir necha gigapaskal va ming darajagacha bo'lgan haroratlarda) materiya holatini o'rganishning yana bir usuli olmos anvil usuli bo'lib, unda namuna ikkita olmos nuqtasi orasiga qisiladi. Shunday qilib, kichik hajmdagi ultra yuqori bosimga erishish mumkin, bu bilan materiyaning katta chuqurlikdagi, mantiyadagi yoki hatto Yerning markazidagi xatti-harakatlarini taqlid qilish mumkin. Ushbu stantsiyaning "egasi" SB RAS Novosibirsk qattiq jismlar kimyosi instituti hisoblanadi.

Mis sochlarning siri

Mualliflar haqida

Polosmak Natalya Viktorovna

Trunova Valentina Aleksandrovna– kimyo fanlari nomzodi, Noorganik kimyo instituti katta ilmiy xodimi. A. V. Nikolaev SB RAS (Novosibirsk).

Arxeologik topilmalarga qo'llaniladigan sinxrotron nurlanishidan foydalangan holda organik materiallarning rentgen-fluoressensiyali elementar tahlili tarixiy maydonni uzoq vaqt tark etgan xalqlar hayotidagi sir pardasini ko'tarish imkonini beradi.

Bunday xalqlarga qadimgi Pazirik xalqi kiradi: bu madaniyatning "muzlatilgan" qabrlari, IV asr oxiri - III asr boshlariga to'g'ri keladi. Miloddan avvalgi e., 1990-yillarda kashf etilgan. Oltoy Respublikasining Ukok platosida (Polosmak, 1994, 2001; Molodin, 2001). Arxeologiya tarixida bunday dafnlar haqiqatan ham noyob va qimmatbaho topilma hisoblanadi, chunki qabrlarning barcha tarkibi, shu jumladan inson mumiyalari va organik narsalar qadimgi muz qalinligida mukammal saqlanib qolgan. Paziriq tepaliklaridan topilgan ajoyib topilmalar orasida, ayniqsa, ko'milgan odamlarning sochlari va tirnoqlari diqqatga sazovordir, ularning elementar tarkibi daraxtning yillik halqalari kabi ularning hayotining o'ziga xos "kimyoviy" yilnomasi bo'lib xizmat qilishi mumkin.

Oq-Alaxa 3 va Verx-Kaldjin 2 qabristonlaridan qadimgi Pazirik xalqlarining sochlarini tahlil qilish ma'lumotlari katta jins va yosh o'zgaruvchanligi fonida misning g'ayritabiiy yuqori miqdorini va Cu / Zn nisbatini ko'rsatdi (Polosmak va boshq., Trunova, Zvereva, 2010). Ushbu elementning eng past kontsentratsiyasi bolalarda, eng yuqori erkaklarda qayd etilgan. Ma'lumki, tanadagi ortiqcha mis diabet, ateroskleroz, jigar kasalligi, Altsgeymer kasalligi va boshqa neyrodegenerativ kasalliklar kabi jiddiy sog'liq muammolarini keltirib chiqarishi mumkin. Ehtimol, bu omil paziriqliklarning qirq yildan oshmagan umr ko'rishiga hissa qo'shgan bo'lishi mumkin.

Ammo bu ortiqcha mis qaerdan paydo bo'ldi? Mavjud ma'lumotlarga asoslanib, bu hodisaning sababi atrof-muhit sharoitida emas, balki bronza tutatqi o'choqlaridan kanop chekish madaniy an'analarida, deb taxmin qilingan, buning birida topilgan tutatqi o'choqidagi kanop tahlili tasdiqlangan. katta Paziriq tepaliklari. Nasha bug'ini nafas olish orqali odamlar asta-sekin mis bug'lari bilan zaharlangan va erkaklar sochlaridagi misning yuqori konsentratsiyasi ularning hayoti davomida chekish chastotasi va davomiyligini ko'rsatadi.

Shimoliy Mo'g'ulistondagi Noin Ula tog'laridagi Xiongnu qabristonlaridan soch va boshqa organik materiallarni tahlil qilishda mutlaqo boshqacha natijalarga erishildi. Ushbu namunalarda bir qator metallarning kontsentratsiyasining ortishi aniqlandi: mis, temir, marganets. Paziriq xalqining "muzlatilgan" qabrlaridan farqli o'laroq, Xiongnu qabrlaridagi barcha ashyolar uzoq vaqt davomida tepalikni qurishda foydalanilgan suyuq ko'l gilida bo'lgan. Sinxrotron nurlanishidan foydalangan holda bir qator usullardan foydalangan holda kompleks tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, bu holda nam muhitda kimyoviy elementlarning metall buyumlardan yaqin atrofda joylashgan organik materiallarga o'tishi sodir bo'lgan (Trunova va boshq., 2014; 2015).

Bizning eng so'nggi ishlanmalarimiz qatoriga sun'iy yo'ldosh uskunalarini sinovdan o'tkazish uchun mo'ljallangan "COSMOS" metrologik stantsiyasi va SB RAS Novosibirsk kimyoviy kinetika va yonish instituti bilan birgalikda yaratilgan "FLAME" stansiyasi kiradi. yonish kabi tez kimyoviy reaktsiyalar.

Biroq, BINP ning "sinxrotron nurlanish olamidagi" o'rni oddiy ishtirokchining roli bilan cheklanmaydi - ma'lum darajada u ham uning faol quruvchisidir. BINP deyarli radiatsiya intensivligini oshirish uchun elektron saqlash moslamalarining to'g'ri bo'shliqlariga o'rnatiladigan o'zgaruvchan davriy magnit maydonni yaratuvchi ko'p qutbli magnitlarni - supero'tkazgichlarni yaratishda jahon monopolistiga aylandi. Shu bilan birga, Novosibirsk fiziklari va muhandislari ushbu juda murakkab qurilmani ishlab chiqish va ishlab chiqarishdan sinovdan o'tkazish va joylarda yig'ishgacha bo'lgan butun ishlab chiqarish tsiklini ta'minlaydi. Bugungi kunda 20 dan ortiq Novosibirsk viggler Avstraliya va Braziliyadan Amerikagacha butun dunyoda ishlaydi. Institut dunyoning deyarli barcha sinxrotron nurlanish markazlariga, shu jumladan Yaponiyaga o'ta o'tkazuvchan qurilmalarni ishlab chiqdi, ishlab chiqardi va etkazib berdi. Bahor-8, italyan ELETTRA, kanadalik CLS, Braziliya va Avstraliya sinxrotronlari va Rossiyada sinxrotron nurlanishining yagona ixtisoslashgan manbai - Moskvadagi Kurchatov Sinxrotroni.

Endilikda vigglerlar ustida ishlovchi institut guruhi asosiy e'tiborni to'lqinli qurilmalar - ko'p sonli qutbli va past magnit maydonga ega o'ta o'tkazgich qurilmalarini ishlab chiqarishga qaratmoqda. Vigglerlardan farqli o'laroq, bu qurilmalarda alohida qutblardan nurlanish kogerent rejimda sodir bo'ladi, buning natijasida sezilarli darajada yuqori spektral yorqinlikka ega monoxromatik nurlanishni olish mumkin. Barcha zamonaviy markazlar bunday qurilmalarga qiziqish bildirmoqda. Misol uchun, inglizlar bilan bu sohada hamkorlikda ishlash bo'yicha dastlabki kelishuv tuzilgan DLS.

Sibir Sinxrotron va Terahertz radiatsiya markazining asosiy muammosi o'zining maxsus SR manbasining yo'qligi edi va shunday bo'lib qolmoqda, so'nggi o'n yil ichida uni yaratish uchun kamida besh (!) turli xil variantlar taklif qilingan. Buning uchun tajriba, texnologiya va ishlab chiqarish kabi barcha zarur komponentlar BINPda mavjud. Faqat rejalashtirilgan moliyalashtirish etishmayapti.

Aytish kerakki, yangi manbaning so'nggi versiyasi avvalgi (va rad etilgan)lardan iloji boricha tejamkorligi bilan ajralib turadi. Loyiha hozirda VEPP-3 joylashgan mavjud tunneldan foydalanishni nazarda tutadi. Shuningdek, yangi foydalanuvchi stansiyalari joylashgan mavjud eksperimental zalni kengaytirish rejalashtirilgan. Emissiya qiluvchi qurilmalar sifatida o'ta o'tkazgichli viggler va bir juft o'ta o'tkazuvchan dipol magnitlardan foydalanish rejalashtirilgan: halqaning maxsus magnit tuzilishi o'ta ixchamlikni nurlarning yorqinligini optimallashtirish qobiliyati bilan birlashtiradi.

Bugungi kunda Sibir Sinxrotron va Terahertz radiatsiya markazida 12 ta sinkrotron nurlanish stantsiyasi va 4 ta terahertz nurlanish stantsiyasi ishlaydi. Markazning asosiy maqsad va vazifalari fizika, kimyo (shu jumladan kataliz), biologiya, tibbiyot, ekologiya, geologiya, materialshunoslik boʻyicha fundamental va amaliy tadqiqotlar olib borish, shuningdek, yangi usul va texnologiyalarni ishlab chiqish hamda ixtisoslashtirilgan ilmiy-amaliy tadqiqotlarni tashkil etishdan iborat. radiatsiya manbalari va yangi tajriba stansiyalari.

Xulosa qilib shuni ta’kidlashni istardimki, so‘nggi o‘n yilliklarda dunyoda fanlar chorrahasida olib borilayotgan tadqiqotlarga qiziqish keskin ortdi va bizning akademik markazimizda O‘zbekiston Respublikasi institutlari tadqiqotchilarini birlashtirgan o‘ziga xos ko‘p tarmoqli ilmiy jamoa shakllandi. Novosibirsk Akademik shaharchasi va boshqa ilmiy markazlar. Ushbu mutaxassislarning SR yordamida olib borilayotgan tadqiqotlarga bo'lgan katta qiziqishi tadqiqot materiallari, himoyalar, nashrlarning cheksiz oqimini va, albatta, barcha mavjud usullar va qurilmalardan juda samarali foydalanishni kafolatlaydi. Novosibirsk davlat universiteti SR ning yangi manbasiga ham qiziqishi kerak: barcha tabiiy fanlar mutaxassisliklari talabalari dunyoning boshqa ko'plab universitetlarida bo'lgani kabi bizning sinxrotron markazimizda amaliyot o'tashlari mumkin.

BINP uzoq vaqtdan beri "etiksiz poyafzal" bo'lishni to'xtatish huquqini qo'lga kiritdi va Sibir Sinxrotron va Terahertz radiatsiya markazi shoshilinch ravishda zarur bo'lgan o'zining maxsus SR manbasini olish huquqiga ega. Buning uchun esa hozir bizdan rejalashtirilgan markazlashtirilgan moliyalashtirish va siyosiy iroda zarur. Hamma narsaga qaramay, biz optimistik va kelajakka ishonamiz.

Tobutlar yoki tobut tutqichlarimi?

Mualliflar haqida

Natalya Viktorovna Polosmak- Rossiya Fanlar akademiyasining muxbir a'zosi, tarix fanlari doktori, RAS SB Arxeologiya va etnografiya institutining bosh ilmiy xodimi (Novosibirsk). Rossiya Federatsiyasi Davlat mukofoti laureati (2004).

Konstantin Eduardovich Kuper– fizika-matematika fanlari nomzodi, Yadro fizikasi instituti katta ilmiy xodimi. G.I. Budkera SB RAS va "Sibir Sinxrotron va Terahertz radiatsiya markazi" umumiy kollektiv foydalanish markazi (Novosibirsk).

Rentgen nurlanishining yuqori kirib borish kuchi tadqiqotchilarga ob'ektlarni vayron qilmasdan o'rganish uchun noyob vositani berdi, shuning uchun bunday tadqiqotlar ko'pincha tibbiyot, geologiya, arxeologiya va boshqalar kabi fan sohalarida ob'ektlarning ichki tuzilishini o'rganishning yagona usuli hisoblanadi. Rentgen mikroskopiyasi mikron va submikron o'lchamlari bo'lgan ob'ekt tuzilishi to'g'risidagi ma'lumotlarni soniyaning bir qismida olish imkonini ham berdi. Yadro fizikasi institutida. G.I. Budker SB RAS (Novosibirsk) sinxrotron nurlanishidan foydalangan holda rentgen mikroskopiyasi 1970-yillarda o'rganila boshlandi, ammo zamonaviy raqamli detektorlar va rentgen optik elementlariga asoslangan "Rentgen fazali kontrastli mikroskopiya va mikrotomografiya" eksperimental o'rnatish. fazoviy o'lchamlarini sezilarli darajada oshirishga imkon berdi, 2005 yildan beri ishlaydi.

X-nurli va elektron skanerlash mikroskopiyasi, shuningdek, rentgen strukturaviy tahlilni o'z ichiga olgan bir qator usullardan foydalangan holda, Xiongnu qabristonlarida topilgan eng sirli ob'ektlardan biri - uchlari yumaloq bo'lgan massiv mis tayoqchalar o'rganildi.

Noin-Ula qabristonlarining birinchi tadqiqotchisi P.K.Kozlov o'zining hisobotlarida va kundalik yozuvlarida bu metall buyumlar haqida hech qanday taxmin qoldirmagan. Keyinchalik A. N. Bernshtam va undan keyin S. I. Rudenko ularni bronza "chi" klublari - yaqin jang uchun qurollar deb hisoblashgan, ularning tavsifi yozma xitoy manbalarida mavjud (Rudenko, 1962). Yaqinda, Transbaykaliyadagi Tzaram vodiysidagi Xiongnu tepaligidagi qazish ishlari natijalariga ko'ra, bu tayoqlar tobut devorlariga "charm kordonlar" yordamida biriktirilgan "tutqichlar" bo'lganligi taxmin qilindi. tobutga boshoqli halqalar tiqilgan” (Minyaev, 2010, 18-bet). Bugungi kunga qadar ko'plab arxeologlar bu fikrga qo'shilishdi, garchi hozirgi kunga qadar ba'zi tadqiqotchilar ushbu artefaktlarni Xiongnu qurol-yarog'i sifatida ko'rishda davom etishmoqda: "bunday g'altak bilan dushmanning boshiga ajoyib zarba berish mumkin edi" (Nikonorov, Xudyakov). , 2004, 64-bet).

So'nggi yillarda olib borilgan Noin-Ula tepaliklarida olib borilgan qazish ishlari aniqlik kiritmadi, balki vaziyatni murakkablashtirdi. Shunday qilib, 2012 yilda xuddi shunday mis tayoq ichki dafn xonasining tagida ipak to'qimachilik qatlami ostida topilgan. Va bu tepalikda tobut butunlay saqlanib qolgan bo'lsa-da, uning devorlarida teshik yoki temir halqa izlari topilmadi (Polosmak va boshqalar, 2013). Biroq, Xiongnu qabrlarida topilgan boshqa ma'lum bo'lgan tobutlar misolida, tobut devorlariga mahkamlanadigan tutqichlar izlari topilmadi, garchi shunga o'xshash metall tayoqlar Xiongnu zodagonlarining deyarli barcha elita dafnlarida topilgan.

Ushbu ob'ektlarning tobut tutqichlari sifatida tan olinishi ularni ishlab chiqarish uchun juda murakkab texnologiya qo'llanilganligini hech qanday izohlamaydi: ular tashqi bronza qobig'i ostida S. I. Rudenko ta'kidlagan temir yadroni yashiradilar. Bundan tashqari, ikkita qabrdan faqat mis qobig'i bo'lmagan yupqa temir tayoqchalar topilgan (Polosmak, Bogdanov, 2009; Treasures.., 2011). Oxirgi topilma mualliflari "bu temir tayoq boshqa elita Xiongnu qabrlarida topilgan bronza bilan qoplangan temir tayoqlar bilan bog'liq bo'lishi mumkin", deb taxmin qilishdi, ammo bu tayoqlarning maqsadi hali ham muhokama qilinmoqda (Miller va boshqalar, 2009, 309-bet). .

Sinxrotron nurlanishidan foydalangan holda noyob topilmalarni o'rganish shuni ko'rsatdiki, artefaktni qoplagan mis eritmadan quyma qolipga quyilgan holda cho'kilgan, bu mahsulotning ichki qismidagi konlardan dalolat beradi. Qobiqning g'ovakli tuzilishi misning quyma tigel tanasida deyarli bir zumda qotib qolganligini ko'rsatadi. Bunday holda, ichki po'lat novda ikkita quyma temir plitalar orasidagi quyma qolipning uchlarida siqilgan.

Ichki po'lat novda rentgen nurlari diffraktsiyasi tahlili asosida sementit (temir karbid Fe 3 C) va ferrit (a-Fe) fazalarining nisbati va shunga mos ravishda po'lat tayoqdagi uglerod miqdori aniqlandi, bu o'zgaruvchan 0,1-0,4% oralig'ida. Ferrit va sementit kristalitlarining mutlaqo ko'p yo'nalishli yo'nalishi namunada mexanik stresslar yo'qligini ko'rsatdi.

Po'lat yadrosida marganets, nikel va misning kichik (0,1% dan kam) aralashmalari, kumush (0,5%), qo'rg'oshin (0,3%), surma va qalay (0,1% dan ko'p bo'lmagan) kichik aralashmalari topilgan. Ushbu aralashmalarning mavjudligi temir va mis rudalari uchun juda xosdir.

Mis qobig'ida xarakterli o'lchamlari 20-30 mkm bo'lgan yumaloq eritilgan shakldagi mis sulfidning (Cu 2 S) mikroinklyuziyalari qayd etilgan. Mis sulfid tabiatda kalkotsit minerali shaklida keng tarqalgan bo'lib, u ruda sifatida ishlatilgan. Ezilgan xalkotsit rudasidan mis olish uchun 1200-1300 ° S haroratda kislorodni tozalash talab qilinadi, bu murakkab metallurgiya ishlab chiqarishni, shu jumladan, ko'rfaz bilan jihozlangan maxsus jihozlangan pechni talab qiladi (Hauptmann, 2000).

Po'lat namunalarida (vüstit, fayalit va amorflangan kvarts) topilgan mikroinkluzyonlar cüruf qoldiqlarini ifodalaydi va tosh temir ishlab chiqarishga xosdir (Buchwald va boshq., 2000). Fayalit gidroksidi va gidroksidi er metallari oksidlarining aralashmalari bilan eritmadan qayta kristallangan faza shaklida qo'shimchalarda mavjud va uning erish nuqtasi 1100-1200 ° S oralig'ida joylashganligi sababli, bu fakt temirning quyida olinganligini ko'rsatadi. mis bilan bir xil harorat sharoitlari.

Barcha qo'shimchalar novda bo'ylab xarakterli yo'nalishga ega, bu aniq po'lat tayoqni zarb qilish yo'nalishi bilan bog'liq. Odatda, zarb qilingan temirni ishlab chiqarishda, asosan, tashqi tomoni karbürizatsiyalanadi, shuning uchun po'latning uglerod tarkibi xarakterli yo'nalishga ega va tayyorlangan buyumning markaziga tushadi. Biroq, bizning holatlarimizda bu kuzatilmaydi, shuning uchun novda boshqa po'lat ob'ektdan soxtalashtirilgan deb taxmin qilishimiz mumkin.

Afsuski, bu sirli artefaktlar haqidagi bunday batafsil ma'lumotlar ham ularning maqsadini aniq aniqlashga imkon bermadi. Qizig‘i shundaki, bunday bimetalik buyumlar Xitoydagi Xan qabristonlarining birortasida ham uchramagan va Xitoy yozma manbalarida “tobut tutqichlari” haqida hech qanday gap yo‘q. Shuning uchun ular faqat Xiongnu madaniyatiga tegishli bo'lgan va faqat ular uchun yaratilgan bo'lishi mumkin. Boshqa tomondan, bu buyumlarning maqsadi juda foydali bo'lishi mumkin edi: tobutlar elita qabrlarining chuqur shablonlariga vinç yordamida tushirilgan va, ehtimol, bu buyumlar tobutni qo'llab-quvvatlaydigan arqon va kamarlardan yasalgan tuzilmaning bir qismi bo'lgan. kerakli pozitsiya. Tobut dafn xonasiga o'rnatilgandan so'ng, uning yonida tayoqchalar bilan birga qoldi. Ko'pgina madaniyatlarda dafn marosimida ishlatiladigan barcha narsalar qabrda qoladi - ularning tiriklar dunyosiga qaytishi xavfli hisoblanadi.

Adabiyot
1. Kozlov P.K. Mo'g'ul-Tibet ekspeditsiyasining kundaliklari 1923-1924 // Ilmiy meros. T. 30. Sankt-Peterburg: Nauka, 2003. 1037 b.
2. Rudenko S.I. Hunlar madaniyati va Noin-Ula qabristonlari. M.; L.: SSSR Fanlar akademiyasining nashriyoti, 1962. 203 b.
3. Polosmak N.V., Bogdanov E.S., Tsevendorj D. Yigirmanchi Noin-Ula tepaligi. Novosibirsk: Infolio, 2011. 184 p.
4. Polosmak N.V., Bogdanov E.S. 31-sonli Noin-Ula tepaligini o'rganish (Shimoliy Mo'g'uliston) // Sibir va unga tutash hududlarning arxeologiyasi, etnografiyasi, antropologiyasi muammolari. RAS SB Arxeologiya va etnografiya institutining yillik sessiyasi materiallari. Novosibirsk: IAET SB RAS nashriyoti, 2009. T. XV. 372–376-betlar.

O'zgaruvchan tokda harakatlanuvchi h-cs ning nurlanishi. elektr va mag. maydonlar, deyiladi to'lqinli nurlanish. S. va. magnit maydonda h-c traektoriyalarining egriligi bilan bog'liq tezlashuv tufayli. maydon. Shunga o'xshash nurlanish nisbiy emas. h-ts, dumaloq yoki spiral traektoriyalar bo'ylab harakatlanuvchi, deyiladi. siklotron nurlanishi; asosida sodir bo'ladi giromagnit chastota va uning birinchi garmoniklari. Tezlikni oshirish bilan yuqori harmoniklarning roli oshadi; qarindoshga yaqinlashganda. maks. mintaqada nurlanishni cheklash. intensiv yuqori harmonikalar deyarli uzluksiz spektrga ega va ochilish burchagi y=mc2/? bo'lgan tor konusda oniy tezlik yo'nalishida to'plangan, bu erda m va? - va energiya h-tsy.

bu erda e - h-tsy, H ^ - magniy komponenti. h-tsy tezligiga perpendikulyar maydonlar. Chiqarilgan quvvatning zarracha massasiga kuchli bogʻliqligi S.ni va. maks. engil h-ts-el-novs va pozitronlar uchun zarur. Spektral (n chastotasi bo'yicha) nurlanish kuchi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

K5/3(h) - silindrsimon ikkinchi turdagi xayoliy dalilning vazifasi. Funktsiya jadvali

shaklda ko'rsatilgan. Zarrachaning emissiya spektrida maksimalni tashkil etuvchi xarakterli chastota teng (Hz):

n»0,29 nc=l,8 1018H^?2epr=4,6 10-6RH^?2ev.

Radiatsiya darajasi. zarralar odatda ko'rinadigan magnit proyeksiyaga perpendikulyar joylashgan qutblanish ellipsining asosiy o'qi bilan elliptik qutblanadi. dalalar. Elektr intensivligi vektorining elliptiklik darajasi va aylanish yo'nalishi. maydonlar magnit yo'nalish atrofidagi zarrachaning tezlik vektori bilan tasvirlangan konusga nisbatan kuzatish yo'nalishiga bog'liq. dalalar. Bu konusda yotgan kuzatish yo'nalishlari uchun chiziqli.

Birinchi marta S. va. siklda kuzatiladi elektron tezlatgichlar (sinxrotronda, shuning uchun u "S. i." nomini oldi). S. p.dagi energiya yo'qotishlari, shuningdek, S. va bilan bog'liq bo'lganlar. kvant. siklikni loyihalashda c-c ning harakatidagi ta'sirlarni hisobga olish kerak. yuqori energiyali elektron tezlatgichlar. S. va tsiklik. elektron tezlatgichlar polarizatsiyalangan elektron magnitlarning kuchli nurlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. spektrning UV hududida va "yumshoq" rentgen mintaqasida radiatsiya. radiatsiya; Rentgen nurlari S. va. Xususan, rentgen strukturaviy tahlilda qo'llaniladi.

Katta qiziqish S. va. bo'sh joy ob'ektlar, xususan, Galaktikaning termal bo'lmagan radiofoni, issiqlik bo'lmagan radio va optik. diskret manbalardan (supernovalar, pulsarlar, kvazarlar, radiogalaktikalar) nurlanish. Bu nurlanishlarning sinxrotron tabiati ularning spektri va qutblanish xususiyatlari bilan tasdiqlanadi. Zamonaviyga ko'ra vakillik, nisbiy. Koinot nurlarining bir qismi boʻlgan el-ny, S. va beradi. kosmosda mag. radio, optik va hatto rentgen diapazonlaridagi maydonlar. O'lchovlar. kosmosning intensivligi va polarizatsiyasi. S. va. konsentratsiya va energiya haqida ma'lumot olish imkonini beradi. nisbiy spektr el-yangi, magnitning kattaligi va yo'nalishi. Koinotning chekka qismlaridagi dalalar.

Jismoniy ensiklopedik lug'at. - M.: Sovet Entsiklopediyasi. . 1983 .

SINXROTRON RADIATSIYASI

- relativistik zaryadlar tomonidan chiqarilgan magnit bremsstrahlung nurlanishi. bir hil magnit maydondagi zarralar. maydon. To'lqinli nurlanish bilan zarrachalarning emissiyasi. S. va. zarrachalarning traektoriyalari magnit maydonda qiyshiq bo'lganda paydo bo'ladigan tezlashishi tufayli. maydon. Relyativistik bo'lmagan zarralardan shunga o'xshash nurlanish, bu erda T - dam massasi, - zarrachalar energiyasi.

Energiyaga ega bo'lgan zarrachaning umumiy nurlanish kuchi qayerga teng e - zarrachaning zaryadi magnit komponent hisoblanadi. uning tezligiga perpendikulyar maydon. Shunday qilib, radiatsiya quvvatining taqsimlanishi ifoda bilan aniqlanadi

bu yerda , a silindrsimon. ikkinchi turdagi xayoliy dalilning vazifasi. Zarrachaning emissiya spektridagi maksimalga mos keladigan xarakterli chastota:

Radiatsiya darajasi. zarralar odatda elliptik qutblangan bo'lib, qutblanish ellipsining asosiy o'qi ko'rinadigan magnit proyeksiyaga perpendikulyar joylashgan. dalalar. Elektr intensivligi vektorining elliptiklik darajasi va aylanish yo'nalishi. maydonlar konusga nisbatan kuzatish yo'nalishiga bog'liq, nurlanishning qutblanishi chiziqli.

Birinchi marta S. va. A. Shott (A. Schott, 1912) tomonidan bashorat qilingan va tsiklik kuzatilgan. elektron tezlatgichlar (sinxrotronda, shuning uchun u rentgen strukturaviy tahlil, rentgen spektroskopiyasi va boshqalar deb ataladi.

S. va koʻproq qiziqish uygʻotadi. bo'sh joy ob'ektlar, xususan, Galaktikaning termal bo'lmagan radiofoni, issiqlik bo'lmagan radio va optik. diskret manbalardan (supernovalar, pulsarlar, kvazarlar, radiogalaktikalar) nurlanish. Bu nurlanishlarning sinxrotron tabiati ularning spektri va qutblanish xususiyatlari bilan tasdiqlanadi. Koinotning bir qismi bo'lgan relativistik elektronlar. nurlar, kosmik ichiga mag. maydonlar kosmik sinxrotron komponentini beradi. radio, optik va rentgen nurlaridagi nurlanish. Lit.: Sokolov A. A., Ternov I. M., Relativistik, M., 1974; Kulipanov G.N., SKRINSKY A.N., Sinxrotron nurlanishidan foydalanish: holat va istiqbollar, UFN, 1977, 122-v., v. 3; Sinxrotron nurlanishi. Xususiyatlari va ilovalari, trans. Ingliz tilidan, M., 1981. S. I. Syrovatskiy.

Jismoniy ensiklopediya. 5 jildda. - M.: Sovet Entsiklopediyasi. Bosh muharrir A. M. Proxorov. 1988 .

Boshqa lug'atlarda "SINCHROTRON RADIATION" nima ekanligini ko'ring:

SINXROTRON RADIATSIYA, fizikada yuqori energiyali ELEKTRONLAR tomonidan hosil bo'ladigan, MAGNIT MAYDONda harakatlanayotganda tezlikni doimiy ravishda oshirib boruvchi ELEKTROMAGNET NURLANISH OQIMI. Sinxrotron nurlanishi rentgen nurlari shaklida bo'lishi mumkin ... ... Ilmiy-texnik entsiklopedik lug'at

- (magnetobremsstrahlung) magnit maydonda relativistik tezlikda harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar tomonidan ularning traektoriyalarini eguvchi elektromagnit to'lqinlarning chiqishi. Birinchi marta sinxrotronda kuzatilgan (shuning uchun nomi) ... Katta ensiklopedik lug'at

sinxrotron nurlanishi- Nrk. nurli elektron Relyativistik elektronlar egri chiziq bo'ylab harakat qilganda paydo bo'ladigan optik nurlanish. Eslatma Bu atama radiatsiya jarayonlari va radiatsiya natijalariga nisbatan ishlatilishi mumkin. [To'plam ...... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

Elektromagnit nurlanish Sinxrotron ... Vikipediya

Sinxrotron nurlanishi atamasi Ingliz tilidagi sinxrotron nurlanishi atamasi Sinonimlar magnetic bremsstrahlung radiation Qisqartmalar SI Tegishli atamalar EXAFS, XAFS Ta'rifi relativistik zaryadlangan zarrachalar tomonidan chiqariladigan nurlanish radiatsiyasi ... ... Nanotexnologiyaning ensiklopedik lug'ati

Magnetobremsstrahlung radiatsiyasi, magnit maydonda relativistik tezlikda harakatlanadigan zaryadlangan zarralar tomonidan elektromagnit to'lqinlarning chiqarilishi. Radiatsiya magnit maydondagi zarrachalar traektoriyalarining egriligi bilan bog'liq tezlanish tufayli yuzaga keladi.... ... Buyuk Sovet Entsiklopediyasi

- (magnit nurlanish), elektromagnit bir hil magnit maydonda harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar tomonidan chiqarilgan nurlanish. relyativistik tezlik bilan egri traektoriyalar bo'ylab maydon. S. va. birinchi marta sinxrotronda kuzatilgan (shuning uchun nomi). Asosiy ...... Kimyoviy ensiklopediya

Traektoriyalarini eguvchi magnit maydonda relativistik tezlikda harakatlanuvchi zarralar tomonidan zaryadlangan elektromagnit to'lqinlarning emissiyasi. Birinchi marta sinxrotronda kuzatilgan (shuning uchun nomi). * * * SINXROTRON RADIATSIYA SINXROTRON... ... ensiklopedik lug'at

Magnit maydonda yorug'lik tezligiga yaqin tezlikda harakatlanadigan elektr zaryadlangan zarracha tomonidan chiqariladigan elektromagnit nurlanish. Bunday radiatsiya birinchi marta sinxrotron yadro tezlatgichlarida kuzatilganligi bilan bog'liq.... ... Astronomik lug'at

sinxrotron nurlanishi- sinchrotroninis spinduliavimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektringųjų dalelių, kertančių magnetinį lauką greičiu, beveik lygiu šviesos greičiui, sukeltas elektromagnetinimas. attikmenys: ingliz. tezlashtiruvchi nurlanish; …… Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Kitoblar

• Sinxrotron nurlanishi. Moddalarning tuzilishini o'rganish usullari, Fetisov Gennadiy Vladimirovich. Sinxrotron nurlanishi (SR) nima, u qanday ishlab chiqariladi va u qanday noyob xususiyatlarga ega? Rentgen naychalari rentgen nurlari bilan solishtirganda nima yangilik ...

Qo'llash doirasi: 1) keng spektrli diapazondagi kuchli mos yozuvlar manbai (VUV, rentgen); 2) mikron va undan yuqori diapazondagi lazerlar; 3) fizika, kimyo, biologiya va boshqalarda qo'llanilishi.

Koinot ob'ektlarining sinxrotron nurlanishi, xususan, Galaktikaning issiqlik bo'lmagan radiofoni, issiqlik bo'lmagan radio va diskret manbalardan (supernovalar, pulsarlar, kvazarlar, radiogalaktikalar) optik nurlanish katta qiziqish uyg'otadi. Bu nurlanishlarning sinxrotron tabiati ularning spektri va qutblanish xususiyatlari bilan tasdiqlanadi. Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, kosmik nurlarning bir qismi bo'lgan relyativistik elektronlar radio-optik va ehtimol rentgen diapazonida kosmik magnit maydonlarda sinxrotron nurlanishini hosil qiladi. Kosmik sinxrotron nurlanishining spektral intensivligi va qutblanishini o'lchash relyativistik elektronlarning kontsentratsiyasi va energiya spektri, koinotning uzoq qismlaridagi magnit maydonlarning kattaligi va yo'nalishi haqida ma'lumot olish imkonini beradi.

Sinxrotron nurlanishi (SR) so'nggi paytlarda materiya xususiyatlarini o'rganishda muhim vositaga aylandi. Butun dunyoda sinxrotron nurlanishidan foydalanish markazlari yaratilmoqda, qimmat manbalar qurilmoqda. 1999 yilda Moskvada, Rossiyaning "Kurchatov instituti" ilmiy markazida sinxrotron nurlanish manbai ishlay boshladi? 2,5 GeV elektron saqlash halqasi (va bu Rossiyada allaqachon ishlayotgan oltita manbaga qo'shimcha - Moskva, Novosibirsk va Tomskdagi sinxrotronlar va saqlash halqalari). Sinxrotron nurlanishi bugungi kunda elektromagnit nurlanishning moddalar bilan o'zaro ta'siri o'rganiladigan zamonaviy fanning deyarli barcha sohalarida qo'llaniladi.

Sinxrotron nurlanishining qo'llanilishi. SR eng samarali qo'llaniladigan spektrning asosiy hududlari vakuumli ultrabinafsha, yumshoq rentgen va rentgen mintaqalaridir. Aynan shu sohalarda SI boshqa manbalardan eng katta ustunlikka ega. VUV va yumshoq rentgenologik tadqiqotlar qattiq jismlarning elektron tuzilishini tushunish uchun juda muhim ma'lumotlarni beradi. Bu sohada sezilarli muvaffaqiyatga erishish, bir tomondan, SI dan foydalanish tufayli mumkin bo'ldi, boshqa tomondan? tarmoqli tuzilishining nazariy hisoblari. Nazariy hisoblash to'lqin vektoridan energiya dispersiyasini va energiya funktsiyasi sifatida holatlarning kamaygan zichligini beradi.

Qattiq jismlarning spektrlarini o'rganish uchun SRdan foydalanish o'lchovlarning spektral diapazonini kengaytirish va kvazimomentum fazoda tekis bo'lgan yadroning ichki holatidan o'tishlarni muntazam ravishda o'rganish imkonini berdi. Bunday o'tishlarni o'rganish bizga o'tkazuvchanlik zonasining tuzilishi haqida qo'shimcha ma'lumot olish imkonini beradi.

X-nurlari mintaqasida yutilish EXAFS rentgen nurlanishining kengaytirilgan nozik tuzilishini o'lchash uchun muvaffaqiyatli ishlab chiqilgan usul bilan bog'liq. EXAFS usuli o'rganilayotgan atomning K-yutilish chetidan yuzlab elektron voltsli energiyalarda yutish koeffitsientidagi nozik strukturaning yuqori aniqlikdagi o'lchovlariga asoslangan. Yutishning modulyatsiyasi qo'zg'atilgan atom tomonidan chiqarilgan elektron to'lqin va qo'shni atomlar tomonidan aks ettirilgan to'lqinlarning interferensiyasi tufayli yuzaga keladi. Usul qattiq jismdagi atomlarning nisbiy o'rnini 10-10 sm aniqlikda aniqlash imkonini beradi.Bu usul sirtni o'rganishda ham qo'llaniladi.

Usulning modifikatsiyasi ishlab chiqildi, unda EXAFS tuzilishi haqida ma'lumot olish uchun luminesans qo'zg'alish spektrlari qo'llaniladi. Usulning italyan fizigi A.Biankoni tomonidan ishlab chiqilgan ushbu varianti lyuminessensiyaga ega bo'lgan kristallar va biologik ob'ektlarning tuzilishini o'rganish imkonini beradi. Lyuminesansni o'rganish uchun SR dan foydalanish zarurati, qoida tariqasida, fosfor asoslari sifatida keng bo'shliqli kristallardan foydalanilishi bilan bog'liq. Ushbu kristallarning elektron spektrining xarakteristikasi vakuumli ultrabinafsha mintaqada (5-50 eV) yotadi. Aynan shu sohadami? asosiy yutilish sohalari? valent elektronlar, eksitonlar va plazmonlarning polosalararo o'tishlari paydo bo'ladi. Fosforlarning qo'zg'alish mexanizmini tushunish uchun tarmoqli bo'shliqdan ko'p marta yuqori energiyalarda kristall fosforlarning lyuminestsensiyasining yuqori energiyali qo'zg'alishlari ayniqsa muhimdir. Bunday holda, kristallni tashkil etuvchi atomlarning ichki qobiqlaridan elektronlarning o'tishlari qo'zg'atiladi. Ushbu yuqori energiyali qo'zg'alishlarning paydo bo'lishi va porlash markaziga ko'chishi jarayonlarini tushunish kristall fosforlarning lyuminesansiyasining asosiy muammosidir. Bunday holda elementar qo'zg'alishlarni ko'paytirish mexanizmlari muhim rol o'ynaydi. Ikki yoki undan ko'p tarmoqli bo'shliqqa ega bo'lgan fotonlar yutilganda, yutilish paytida darhol hosil bo'lgan yuqori energiyali elektron qo'zg'alishlarning parchalanishi natijasida, har bir foton kristalda quyi energiyaning bir nechta elektron qo'zg'alishlarini hosil qiladi. Elektron-teshik juftlarini ko'paytirish jarayonining boshlanishi chegarasining pozitsiyasi elektron va teshikning samarali massalari nisbati bilan bog'liq va turli kristallar uchun 2Eg dan 4Eg gacha o'zgarib turadi.

SR manbalarining yuqori yorqinligi qisqaroq ekspozitsiyalar bilan juda yuqori spektral o'lchamlari bilan spektroskopik tadqiqotlar o'tkazish imkonini beradi. SR ning qutblanish xususiyatlaridan foydalanish ob'ektlarning fazoviy anizotropiyasini o'rganish imkonini beradi. Gazlar va bug'larning yutilishi va floresansini o'rganish atomlarning ichki qobiqlarining tuzilishi haqida ma'lumot beradi. SR yordamida molekulyar spektrlarni o'rganish molekulyar tizimlardagi fotoionlanish va fotodissosiatsiya jarayonlari haqida ma'lumot olish imkonini beradi. Bunday holda, molekulalarning yutilish spektrlarini o'ta aniqlik bilan qayd etish mumkin.

Ilmiy tadqiqotlarda SRning ko'plab qo'llanilishi bilan bir qatorda muhim amaliy ahamiyatga ega bo'lgan bir qator ishlar, xususan, mikrolitografiyada SRdan foydalanish mavjud. Yaqinda Amerikaning IBM kompaniyasi mikrosxema elementlarini olish uchun mikrolitografiyada SRdan foydalanishning katta afzalliklarini ko'rsatgan bir qator tadqiqotlar o'tkazdi. Ixtisoslashgan SR manbalarining (elektron saqlash moslamalari) narxi ancha yuqori: 700 MeV saqlash qurilmasi taxminan 20 million dollar turadi, ammo mikrosxemalarning parametrlarini sifat jihatidan yaxshilash va mahsuldorlikning keskin oshishi bunday manba xarajatlarini katta darajada qoplaydi. SI ning amaliy ahamiyatga ega bo'lgan boshqa ilovalari ham ishlab chiqilmoqda. SR quvvati uglevodorodlar, azot oksidlari va boshqalarning fotosintezi uchun ishlatilishi mumkin. Rentgen monoxromatizatsiyalangan SR rentgen diagnostikasida qo'llanilishi mumkin, bu rentgen tekshiruvi paytida odamga nurlanish yukini kattalik buyurtmalari bo'yicha kamaytirish imkonini beradi. SR ni radiatsiya texnologiyasi va radiatsiya-kimyoviy jarayonlarda qo'llash mumkin. So'nggi paytlarda SRni ham fan, ham texnikada qo'llash bo'yicha ishlarning jadal rivojlanishi kuzatilmoqda.

Shaklning oxiri

Rossiyada bunday tadqiqot va ishlanmalar uchun baza bormi?

Ilgari institutdagi hamkasblarim G‘arb tezlatkichlarida tajriba o‘tkazishga majbur bo‘lgan bo‘lsa, endilikda biz Kurchatov ilmiy-tadqiqot markazida yaqinda foydalanishga topshirilgan va postsovet hududidagi birinchi ixtisoslashtirilgan sinxrotron nurlanish manbaida faol tadqiqot boshlayapmiz. Institutimizning konstruktorlik byurosida deyarli barcha tadqiqot uskunalari ishlab chiqarilgan. Bu G'arb standartlariga to'liq mos keladigan yuqori darajadagi texnologiya. Endi biz Zelenograddagi qurilishi saksoninchi yillarning oxirida muzlatilgan ikkinchi markazni qayta tiklashga umid qilamiz.

Nanotexnologiya - bu fanlararo soha bo'lib, unda Rossiya jiddiy raqobatdosh imkoniyatlarga ega. Faqat amerikaliklar va bizda keng fanlararo asosga asoslangan shunday tarqoq fan mavjud, bu hatto Evropa fonida ham sezilarli. Shu ma’noda bizning namunamiz, fanlararo bazamiz o‘ziga xosdir. Endi biz har qanday mutaxassisni, masalan, molekulyar biologiya yoki kimyoviy sintez bo'yicha topishimiz mumkin. Bu yangi turdagi molekulalar va ularning komplekslarini sintez qilish sohasiga, shuningdek, ularning strukturaviy diagnostikasi va amaliy qo'llanilishiga taalluqlidir. Bizda molekulyar epitaksiya va bioorganik qatlamlarda original ishlanmalar mavjud. Shunday muassasalar va odamlar borki, ularning nomlari hammaga yaxshi tanish. Muxtasar qilib aytganda, "yangi sintez" da foydali ishtirok etish uchun bizda barcha zarur shart-sharoitlar mavjud.

Relyativistik zaryadlar tomonidan chiqariladi. bir hil magnit maydondagi zarralar. maydon. Elektr o'zgaruvchilarda harakatlanuvchi zarrachalarning nurlanishi. va mag. maydonlar, deyiladi to'lqinli nurlanish. S. va. zarrachalarning traektoriyalari magnit maydonda qiyshiq bo'lganda paydo bo'ladigan tezlashishi tufayli. maydon. Aylana yoki spiral traektoriyalar bo'ylab harakatlanadigan relativistik bo'lmagan zarralarning xuddi shunday nurlanishi deyiladi radiatsiya; asosida sodir bo'ladi gyromagn. chastota va uning birinchi garmoniklari. Zarracha tezligi oshishi bilan yuqori harmoniklarning roli oshadi; relativistik chegaraga yaqinlashganda, maksimal mintaqada nurlanish. kuchli yuqori harmonikalar deyarli uzluksiz spektrga ega va ochilish burchagi bo'lgan tor konusda zarrachaning oniy tezligi yo'nalishi bo'yicha to'plangan. T- tinch massa, - zarrachalar energiyasi.

Energiyaga ega bo'lgan zarrachaning umumiy nurlanish kuchi qayerga teng e- zarralar, - magnit komponenti. uning tezligiga perpendikulyar maydon. Chunki chiqarilgan quvvat zarrachaning massasiga kuchli bogʻliq, S. va. maks. yorug'lik zarralari uchun muhim - elektronlar va pozitronlar. Spektral (chastota bo'yicha h)chiqarilayotgan quvvat taqsimoti ifoda bilan aniqlanadi

bu yerda , a silindrsimon. ikkinchi turdagi xayoliy dalilning vazifasi. Zarrachaning emissiya spektrida maksimal sodir bo'ladigan xarakterli chastota:

Radiatsiya darajasi. zarralar odatda elliptik qutblangan bo'lib, qutblanish ellipsining asosiy o'qi ko'rinadigan magnit proyeksiyaga perpendikulyar joylashgan. dalalar. Elektr intensivligi vektorining elliptiklik darajasi va aylanish yo'nalishi. maydonlar magnit yo'nalish atrofida zarracha tezligi vektori tomonidan tasvirlangan konusga nisbatan kuzatish yo'nalishiga bog'liq. dalalar. Ushbu konusda yotgan kuzatish yo'nalishlari uchun radiatsiya chiziqli.

Birinchi marta S. va. A. Shott (A. Schott, 1912) tomonidan bashorat qilingan va tsikllarda kuzatilgan. elektron tezlatgichlar (sinxrotronda, shuning uchun u S.I. nomini oldi). S. va. boʻyicha energiya yoʻqotishlari, shuningdek, S. va bilan bogʻliq boʻlganlar. siklikni loyihalashda zarralar harakatidagi kvant ta'sirini hisobga olish kerak. yuqori energiyali elektron tezlatgichlar. S. va. tsiklik elektron tezlatgichlar polarizatorlarning intensiv nurlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. el-magn. spektrning UV hududida va "yumshoq" rentgen mintaqasida radiatsiya. radiatsiya; Rentgen nurlari S. va. da ishlatilgan Rentgen strukturaviy tahlil, rentgen nurlari spektroskopiya va boshqalar.

S. va koʻproq qiziqish uygʻotadi. bo'sh joy ob'ektlar, xususan, Galaktikaning termal bo'lmagan radiofoni, issiqlik bo'lmagan radio va optik. diskret manbalardan (supernovalar, pulsarlar, kvazarlar, radiogalaktikalar) nurlanish. Bu nurlanishlarning sinxrotron tabiati ularning spektri va qutblanish xususiyatlari bilan tasdiqlanadi. Koinotning bir qismi bo'lgan relativistik elektronlar. nurlar, kosmik ichiga mag. maydonlar kosmik sinxrotron komponentini beradi. radio, optik va rentgen nurlaridagi nurlanish. diapazonlari. Kosmik zarralarning spektral intensivligi va qutblanishini o'lchash. S. va. konsentratsiya va energiya haqida ma'lumot olish imkonini beradi. relyativistik elektronlar spektri, magnitning kattaligi va yo'nalishi. Koinotning chekka qismlaridagi dalalar.