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

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 ...

Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло
Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло

Если проникнуть глубоко-глубоко под повер...

Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак
Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак

Загрязнения, извергаемые бурно развивающейся м...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как быстро отличить настоящее виски от подделки
Как быстро отличить настоящее виски от подделки

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