В Томском политехе разработали математическую модель, которая точно описывает, как распространяется черенковское излучение в экзотическом диапазоне длин волн — в области «мягкого» рентгена — в зависимости от свойств материала и формы мишени. Об этом сообщает пресс-служба вуза.
В будущем она позволит создать управляемые источники рентгеновского излучения для исследования материалов и медицины. Результаты исследований опубликованы в авторитетном международном журнале.
Существует множество теоретических и эмпирических моделей, которые описывают рентгеновское черенковское излучение. Однако ранее они не были систематизированы, и каждая из них имела свои недостатки. К таким недостаткам относятся, например, игнорирование геометрии и конфигурации излучения, высокая стоимость проведения экспериментов, а также необходимость внесения дополнительных поправок. Эти ограничения снижают точность предсказаний и ограничивают практическое применение данных моделей.
На основе сравнительного анализа моделей из полученных данных политехники создали математическую модель, позволяющую точно предсказывать поведение черенковского излучения.
«В исследовании мы проанализировали различные математические модели для расчета излучения Вавилова–Черенкова в «мягком» рентгеновском диапазоне — особенно в условиях аномальной дисперсии, когда оптические свойства материала резко изменяются. Особое внимание уделили влиянию геометрии мишени на спектрально-угловое распределение излучения. В результате сравнительного анализа выяснили, что метод поляризационных токов, разработанный в ТПУ, дает наиболее точные предсказания по сравнению с альтернативными подходами. С методической точки зрения важно, что мы не просто предложили новую модель, а систематизировали существующие методы, четко обозначив границы их применимости и преимущества каждого», — отметил один из авторов исследования, заведующий Международной научно-образовательной лабораторией «Рентгеновская оптика» ТПУ Михаил Шевелев.
Уточняется, что модель помогает точнее рассчитывать параметры источника и значительно увеличить интенсивность излучения в нужном диапазоне энергий и конфигураций. В частности, инженеры получили инструмент для более надежного проектирования источников на основе рентгеновского черенковского излучения с заданными параметрами — от лабораторных до медицинских устройств. Это позволит сократить время на экспериментальную доводку и снизить риски получения неожиданных результатов при создании новых установок.
Авторы провели серию экспериментов на микротроне ТПУ. Исследования выполнялись в диапазоне энергий 100–130 эВ. Сопоставление экспериментальных данных с теоретическими предсказаниями показало хорошее согласие, что подтверждает корректность предложенного подхода и демонстрирует его практическую применимость для расчета характеристик излучения Вавилова–Черенкова. В исследовании принимали участие сотрудники Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов и Инженерной школы ядерных технологий ТПУ.
