Ученые Федерального научно-исследовательского центра
«Кристаллография и фотоника» РАН научились управлять рентгеновским лучом с
помощью ультразвуковых колебаний в кристалле кварца.
Обычно управление такими параметрами рентгеновского пучка,
как интенсивность, пространственное и спектральное распределение, фокусное
расстояние происходит посредством различных механических систем, изменяющих
положение отдельных элементов, что серьезно ограничивает точность и скорость
измерений при проведении экспериментов. Однако было обнаружено, что этими
параметрами можно управлять с помощью возбуждения ультразвуковых колебаний в кристалле
кварца, через который проходит рентгеновское излучение. К примеру, продольные,
возбуждаемые «по длине» кристалла ультразвуковые колебания меняют пространственное
положение рентгеновского пучка, а поперечные, «по толщине», влияют на его
интенсивность. Но что будет, если в кристалле возбудить оба вида колебаний
одновременно?
Рентгенооптическая схема экспериментальной установки.
В проведенном эксперименте рентгеновский пучок после
монохроматизации (приведению к одной частоте) пропускался через прямоугольный кристалл-резонатор
кварца с размерами 38×10×1 мм, на боковые поверхности которого были нанесены
две пары электродов для подвода управляющих ультразвуковых сигналов. Производились
измерения параметров рентгеновского пучка в условиях одновременного возбуждения
резонансных ультразвуковых колебаний в исследуемом кристалле в двух взаимно
перпендикулярных направлениях – в продольном (низкочастотные ультразвуковые
колебания частотой 132,1 кГц) и в поперечном (высокочастотные ультразвуковые
колебания частотой 2,8 МГц).
Полученные результаты показали принципиальную возможность
управления параметрами рентгеновского пучка с помощью каждого из типов
колебаний. Поперечные колебания позволяют управлять интенсивностью рентгеновского
луча, а продольные колебания одновременно дают возможность осуществления контролируемой
угловой перестройки пучка. Таким образом, был впервые предложен первый рабочий
прототип комбинированного адаптивного элемента рентгеновской оптики.
В исследованиях наряду с представителями Федерального
научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН участвовали
специалисты Института прикладных проблем физики Национальной академии наук
Республика Армения и Национального исследовательского Томского политехнического
университета.
Подробнее см. в статье «Изучение особенностей дифракции
рентгеновских лучей в кристалле кварца, модулированном продольными и
поперечными ультразвуковыми колебаниями», Я.А. Элиович, А.Е. Благов, В.Р. Кочарян,
А.С. Гоголев, А.В. Таргонский, А.Е. Мовсисян, В.А. Коржов, А.Г. Мкртчян, М.В. Ковальчук,
«Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики», 2022, T. 115, №
3-4, стр. 170-175.
Редакция сайта РАН