Российские ученые научились управлять частотой спектральной линии черенковского дифракционного излучения

Ученые Томского политехнического университета провели эксперимент на электронном пучке микротрона ТПУ по исследованию спектра резонансного черенковского дифракционного излучения, получаемого с помощью периодического радиатора.

В нем впервые можно было наблюдать квазимонохроматический спектр излучения в миллиметровом диапазоне длин волн. Результаты исследования не только показали работоспособность метода, но и продемонстрировали возможность регулировать частоту (длину волны) спектральной линии, меняя угол наклона радиатора относительно электронного пучка.

Для механизма дифракционного черенковского излучения подобный эффект ранее не наблюдался. Результаты фундаментальной работы опубликованы в журнале Results in Physics (IF: 4.476, Q1) и могут быть использованы при дальнейшей разработке новых источников монохроматического излучения в терагерцовом диапазоне.

Классическое черенковское излучение обладает широким спектром. Для многих исследований необходим монохроматический спектр, то есть обладающий линией на одной определенной частоте. Ранее ученые ТПУ проводили ряд экспериментов по получению монохроматического спектра методом модулирования электронного пучка, в котором электронный пучок представляет собой периодическую последовательность сгустков.

Существует другой подход в получении монохроматического черенковского излучения. Его отличие от предыдущего в том, что нам не надо использовать модулированные периодические пучки. Для монохроматизации излучения можно использовать периодический радиатор.

Если у нас имеется периодическая структура, на которую падает свет, то отраженный свет под определенным углом будет монохроматическим. Этот эффект оптической дифракционной решетки был обнаружен два века назад.

Если на такую же структуру падает не свет, а релятивистский электронный пучок, то кулоновское поле пучка «отражается» от этой решетки по законам, близким к оптическим, и превращается в монохроматическое излучение. При этом длина волны зависит от периода решетки»,

— рассказывает профессор Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Александр Потылицын.

Предложенный метод проще предшествующих, поскольку для его реализации не требуется использовать модулированный электронный пучок.

Для его проверки ученые ТПУ совместно со специалистами Института сильноточной электроники СО РАН произвели моделирование процесса. По его итогам была изготовлена периодическая мишень — радиатор в виде набора призм. Ее характеристики исследовались в лаборатории Королевского колледжа Лондона. На пучке электронов микротрона ТПУ проводились измерения для различных углов наклона радиатора. В результате ученые показали, что в полученном спектре излучения наблюдается квазимонохроматическая линия, частота которой совпадает с данными моделирования. Эксперимент также показал, что ученые могут регулировать частоту линии в широких пределах, изменяя угол наклона радиатора относительно электронного пучка.

Угол черенковского излучения определяется энергией электронов и показателей преломления радиатора. Если длина волны излучения соизмерима с толщиной радиатора, то черенковский угол лежит в некоторых пределах.

Для периодического радиатора, выбирая угол наблюдения в указанных пределах, в эксперименте наблюдали монохроматическую линию черенковского излучения. Подобные экспериментальные исследования раньше не проводились»,

— поясняет Александр Потылицын.

Авторы статьи подчеркивают, что исследование носит фундаментальный характер, а результаты эксперимента могут быть использованы для генерации интенсивного монохроматического излучения в терагерцовом диапазоне с использованием мощных пучков наносекундных ускорителей.

28.01.2022


Подписаться в Telegram



Хайтек

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса