Преломление рентгеновских лучей


Преломление рентгеновских лучей

Преломление рентгеновских лучей — физический процесс взаимодействия электромагнитных волн рентгеновского диапазона с поверхностью, сопровождающийся изменением направления волнового фронта на границе двух сред с разными оптическими свойствами.

Является разновидностью полного внутреннего отражения электомагнитных волн.

Главной проблемой построения рентгеновских оптических систем длительное время являлось отсутствие открытия предсказанного Артуром Комптоном в 1923 году явления преломления при скользящем падении рентгеновских лучей. [http://dssplab.karelia.ru/sources/BOOK/glava1/01.html ]

Общие сведения

Для рентгеновского излучения, в соответствии с общей формулой значений коэффициента преломления:: !,n=1-delta-ieta [http://window.edu.ru/window_catalog/redir?id=21207&file=0110_095.pdf АЗУРИЦКИЙ М. И. «СПОСОБЫ ФОКУСИРОВКИ И РАЗЛОЖЕНИЯ В СПЕКТР РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ»] , гдезначения коэффициента !,delta для рентгеновских лучей лежат в области между и и зависят от квантовой энергии излучения, констант кристаллической решётки и плотности вещества.

Оптическая плотность вакуума для рентгеновского излучения максимальна.

Для одного из наиболее плотных элементов Pt (ρ=21,5 г/см3) и длины волны падающего излучения λ = 2 ангстрема, δ составляет около . Обычно же δ порядка , поэтому для обнаружения преломления рентгеновских лучей необходимы тонкие опыты.

Из Уравнения Френеля:

R( heta)=frac{delta^2-eta^2}{4},

где (θ) — углы скольжения падающего и отражённого луча,следует, что показатели δ и показатель поглощения рентгеновских лучей β малы и составляют (~10-4), то есть отражение при больших углах падения ничтожно мало.

"При небольших углах падения, наблюдается эффект скольжения, преломления рентгеновских лучей с отражением под углом, равным углу падения (θ) " . Углы скольжения для «жёстких» рентгеновских лучей составляют доли градуса, для «мягких» — примерно 10-20 градусов. [http://dssplab.karelia.ru/sources/BOOK/glava1/01.html] [http://www.issep.rssi.ru/pdf/0110_095.pdf]

. [http://dssplab.karelia.ru/sources/BOOK/glava1/01.html]

Применение полного отражения (X-ray)

Благодаря открытиям М. А. Кумакова и Артура Комптона появилась возможность создания рентгеновской оптики и оптических элементов, способных фокусировать рентгеновское излучение и получать изображения объектов, в том числе стереоизображения. [http://www.issep.rssi.ru/pdf/0110_095.pdf]

В настоящее время Оптические системы для рентгеновской оптики используются всё шире и шире, например, с целью создания рентгеновских телескопов, микроскопов и др.

Рентгеновский телескоп

Впервые Рентгеновский телескоп под названием был разработан немецким физиком Ханом Волтером в 1952 году и был впервые реализован в 1978 году на спутнике Эйнштейн. Он использовал асферические зеркальные поверхности, обработанные с высоким классом чистоты (высота микронеровностей порядка одной миллионной доли миллиметра). На них была нанесена пленка из алюминиевой фольги или осаждённых монокристаллов некоторых оптических материалов (например, кремния и др.).

Конструкция рентгеновской линзы представляет набор нужного количества трубчатых зеркал на металлической основе, расположенных концентрически, с поверхностями, имеющих сложную форму гиперболоида вращения, или в форме элементов поверхности эллипсоида вращения в сочетании с параболоидом вращения. Конструкция такой сложной зеркальной рентгеновской линзы обеспечивает получение полноценных фотоснимков.

. [http://www.astronet.ru/db/msg/1217817]

Рентгеновский микроскоп

Разработанный и созданный В. С. Вавиловым Рентгеновский микроскоп (Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, Москва) дал возможность рассматривать и исследовать природу кристаллов, полупроводниковых материалов и т. п.. В настоящее время получены изображения вирусов, бактерий и даже крупных органических молекул и т. д. [http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/096/514.htm]

В 2006 году британскими учёными на базе лондонского университета разработан новый тип микроскопа. Устройство использует рентгеновское излучение и технологию увеличения времени экспозиции для получения изображений большой четкости. Микроскоп позволит более подробно исследовать внутреннюю структуру изучаемых объектов. Благодаря поворотному столику и специальной компьютерной программе возможно получение трёхмерных стереоизображений. По мнению создателей, микроскоп будет особенно востребован геологами и палеонтологами. [http://www.gazeta.ru/science/news/632024.shtml]

Дифракционная, фокусирующая и изображающая многослойная рентгеновская оптика даёт новый толчок в развитии всех областей применения рентгеновских лучей:
* рентгеноскопия,
* спектроскопия,
* микролитография,
* астрофизика,
* диагностика плазмы,
* биология и т. д.

Гибкость выбора материалов и числа слоёв покрытия позволяет разрабатывать и использовать многослойные рентгеновские зеркала во всем «мягком» рентгеновском диапазоне. [http://sites.lebedev.ru/LRO/show.php?page_id=646]

Благодаря большой разрешающей способности рентгеновского микроскопа c использованием рентгеновской линзы в режиме ультрафиолетового излучения и «жесткого» рентгеновского излучения получен снимок двойной спирали ДНК. (См. снимок)

В ближайшем 2009 году намечено применение длин волн рентгеновских лазерных лучей «жёсткого» рентгена. В строящемся линейном источнике когерентного света (Linac Coherent Light Source — LCLS) в Стэнфорде или на европейском рентгеновском лазере XFEL, будет применяться рентгеновский лазерный луч, Электронный луч LCLS полного линейного ускорителя SLAC с энергией до 16 ГэВ, генерируя рентгеновское излучение FEL c длиной волны 1.5 ангстрема. В этой связи в новом строящемся оборудовании закладывается возможность получения изображений с большей скоростью, что например, возможно рассматривать и изучать в ходе химической реакци стереоизображения молекул в динамике.

См. также

* Полное внутреннее отражение
* Рентгеновская оптика
* Рентгеновское зеркало
* Рентгеновское лазерное излучение

Примечания

Внешние ссылки

* [http://md1.csa.com/partners/viewrecord.php?requester=gs&collection=TRD&recid=199411230537MD&q=Total+internal+reflection+x-ray&uid=791675938&setcookie=yes Trace Element Analysis Using Total-Reflection X-Ray Fluorescence Spectrometry Prange, A; Schwenke, H — Advances in X-Ray Analysis. Vol. 35B, Hilo and Honolulu; Hawaii; United States; 7-16 Aug. 1991. pp. 899—923. 1992]
* [http://www.ioffe.ru/journals/ftt/2001/04/p619-626.pdf «Дисперсионные характеристики алмаза в жёстком рентгеновском диапазоне длин волн» (Физика твёрдого тела, 2001, том 43, вып. 4)]
* [http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/096/514.htm Рентгеновская микроскопия]


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Преломление рентгеновских лучей" в других словарях:

  • Внутреннее отражение — Внутреннее отражение  явление отражения электромагнитных или звуковых волн от границы раздела двух сред при условии, что волна падает из среды, где скорость ее распространения меньше (в случае световых лучей это соответствует большему… …   Википедия

  • Внутреннее отражение электромагнитных волн — Внутреннее отражение  явление отражения электромагнитных волн от границы раздела двух прозрачных сред при условии, что волна падает из среды с большим показателем преломления. Неполное внутреннее отражение  внутреннее отражение, при условии, что… …   Википедия

  • Неполное внутреннее отражение — Внутреннее отражение  явление отражения электромагнитных волн от границы раздела двух прозрачных сред при условии, что волна падает из среды с большим показателем преломления. Неполное внутреннее отражение  внутреннее отражение, при условии, что… …   Википедия

  • Отражение полное — Внутреннее отражение  явление отражения электромагнитных волн от границы раздела двух прозрачных сред при условии, что волна падает из среды с большим показателем преломления. Неполное внутреннее отражение  внутреннее отражение, при условии, что… …   Википедия

  • Полное внутреннее отражение — Внутреннее отражение  явление отражения электромагнитных волн от границы раздела двух прозрачных сред при условии, что волна падает из среды с большим показателем преломления. Неполное внутреннее отражение  внутреннее отражение, при условии, что… …   Википедия

  • Полное отражение — Внутреннее отражение  явление отражения электромагнитных волн от границы раздела двух прозрачных сред при условии, что волна падает из среды с большим показателем преломления. Неполное внутреннее отражение  внутреннее отражение, при условии, что… …   Википедия

  • Важнейшие открытия в физике — История технологий По периодам и регионам: Неолитическая революция Древние технологии Египта Наука и технологии древней Индии Наука и технологии древнего Китая Технологии Древней Греции Технологии Древнего Рима Технологии исламского мира… …   Википедия

  • Рентгеновская оптика — Рентгеновская оптика  отрасль прикладной оптики, изучающая процессы распространения рентгеновских лучей в средах, а также разрабатывающая элементы для рентгеновских приборов. Рентгеновская оптика в отличие от обычной рассматривает… …   Википедия

  • Медицина — I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… …   Медицинская энциклопедия

  • Оптика — Таблица «Оптика» из энциклопедии 1728 г. О …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.