Раби метод




НазваниеРаби метод
страница16/19
Дата конвертации30.11.2012
Размер2.27 Mb.
ТипДокументы
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19
РЕНТГЕНОВСКИЙ ТЕЛЕСКОП, при­бор для исследования временных и спектр. св-в источников косм. рентг. излучения, а также для определения координат этих источников и построе­ния их изображения.

Существующие Р. т. работают в ди­апазоне энергий  фотонов рентг. из­лучения от 0,1 до сотен кэВ, т. е. в интервале длин волн от 10 нм до сотых долей нм. Для проведения астрономич. наблюдений в этой области длин волн Р. т. поднимают за пределы земной атмосферы на ракетах или ИСЗ, т. к. рентг. излучение сильно поглощается атмосферой. Излучение с >20 кэВ можно наблюдать начиная с высот ~30 км с аэростатов.

Р. т. позволяет: 1) регистрировать с высокой эффективностью рентг. фо-

642


тоны; 2) отделять события, соответст­вующие попаданию фотонов нужного диапазона энергий от сигналов, вы­званных воздействием заряж. ч-ц и гамма-фотонов; 3) определять направ­ление прихода рентг. излучения.

В Р. т. для диапазона 0,1—30 кэВ детектором фотонов служит пропор­циональный счётчик, наполненный га­зовой смесью (Ar+СН4, Ar+СО2 или Хе+СО2). Поглощение рентг. фотона атомом газа сопровождается испуска­нием фотоэлектрона (см. Фотоэлек­тронная эмиссия), оже-электронов



Рис. 1. а—схема рентг. телескопа со щеле­вым коллиматором; б — работа телескопа в режиме сканирования.


(см. Оже-эффект) и флуоресцентных фотонов (см. Флуоресценция). Фото­электрон и оже-электрон быстро те­ряют свою энергию на ионизацию газа, флуоресцентные фотоны также могут быстро поглотиться газом благодаря фотоэффекту. В этом случае полное число образовавшихся электронно-ионных пар пропорц. энергии рентг. фотона. Т. о., по импульсу тока в цепи анода восстанавливается энергия рентг. фотона.

В обычных условиях Р. т. облучает­ся мощными потоками заряж. ч-ц и гамма-фотонов разл. энергий, к-рые детектор Р. т. регистрирует вместе с рентг. фотонами от исследуемого ис­точника излучения. Для выделения рентг. фотонов из общего фона при­меняется метод антисовпадений (см. Совпадений метод). Приход рентг. фотонов фиксируют также по форме создаваемого ими импульса электрич. тока, поскольку заряж. ч-цы дают сиг­налы, более затянутые во времени, чем те, что вызываются рентг. фотонами.

Для определения направления на рентг. источник служит устройство, состоящее из щелевого коллиматора и жёстко закреплённого с ним на од­ной раме звёздного датчика. Колли­матор (набор пластин) ограничивает поле зрения Р. т. и пропускает рентг. фотоны, идущие лишь в небольшом те­лесном угле (~10—15 квадратных гра­дусов). Рентг. фотон, прошедший кол­лиматор (рис. 1,a), регистрируется верх. объёмом счётчика. Возникший импульс тока по цепи верх. анода

проходит схему антисовпадений (по­скольку нет запрещающего сигнала с ниж. анода) и подаётся на анализа­тор для определения временных и энергетич. хар-к фотона. Затем по телеметрии информация передаётся на Землю. Одновременно передаётся ин­формация звёздного датчика о ярчай­ших звёздах, попавших в его поле зре­ния. Эта информация позволяет установить положение осей Р. т. в пр-ве в момент прихода фотона.

При работе Р. т. в режиме скани­рования направление на источник определяется как положение Р. т., при к-ром скорость счёта достигает мак­симума. Угл. разрешение Р. т. со щелевым коллиматором или анало­гичным сотовым коллиматором со­ставляет несколько десятков угловых минут.

Значительно лучшим угл. разреше­нием (~ неск. десятков секунд) об­ладают Р. т. с модуляц. коллиматора­ми (рис. 2, а). Модуляц. коллиматор представляет собой две (или больше) проволочные одномерные сетки, уста­навливаемые между детектором и ще­левым коллиматором, для чего по­следний поднимается над детектором на высоту ~1 м и наблюдения ведутся в режиме либо сканирования (рис. 1,б), либо вращения относительно оси, пер­пендикулярной плоскости сеток. Про­волочки в каждой сетке коллиматора устанавливаются параллельно друг другу на расстоянии, равном диаметру проволочки. Поэтому при движении источника по полю зрения Р. т. тени от верх. проволочек скользят по ниж. сетке, попадая то на проволочки, и тогда скорость счёта максимальна, то между ними, и тогда она минимальна (фон).

Угл. распределение скорости счёта Р. т. с модуляц. коллиматором (ф у н к ц и я о т к л и к а) показано на рис. 2, б. Для n-сеточного модуляц. коллиматора угол между соседними максимумами 0=2n-1r, где r=d/l — угл. разрешение Р. т. В боль­шинстве случаев Р. т. с модуляц. коллиматорами дают точность лока­лизации рентг. источников, достаточ­ную для их отождествления с небесными объектами, излучающими в иных диапазонах эл.-магн. волн.

С модуляц. коллиматорами начинает конкурировать методика кодиров. апертуры, позволяющая получить r<1'. В Р. т. с кодиров. апертурой поле зрения перекрывается экраном, об­ладающим неоднородным пропуска­нием по всей площади. Детектор из­лучения в таком Р. т. позиционно-чувствительный, т. е. кроме энергии рентг. фотона измеряют и координаты точки, где он был зарегистрирован. При таком экране точечный источник излучения, находящийся на бесконечности, даёт распределение скорости счёта по поверхности детектора, соответствую­щее функции пропускания экрана.



Рис. 2. а — устройство рентг. телескопа с модуляц. коллиматором; б — угл. распре­деление скорости счёта.


Положение источника рентг. излуче­ния в поле зрения Р. т. определяется по положению максимума корреляц. функции между полученным распре­делением скорости счёта по поверх­ности детектора и функцией пропус­кания экрана.

В области энергий >15 кэВ в кач-ве детекторов Р. т. применяют крист. сцинтилляторы NaI (Тl) (см. Сцинтилляционный счётчик); для подавле­ния фона заряж. ч-ц высоких энер­гий и гамма-фотонов служат устанав­ливаемые на антисовпадения с первы­ми крист. сцинтилляторы CsI(Tl). Для ограничения поля зрения в таких Р. т. применяют активные коллима­торы — цилиндры из сцинтилляторов, включённые на антисовпадения со сцинтилляторами NaI(Tl).

В диапазоне энергий от 0,1 до неск. кэВ наиболее эффективны Р. т., в к-рых осуществляется фокусировка излучения, падающего под малыми углами на фокусирующее зеркало (рис. 3). Чувствительность такого Р. т. в ~103 раз превосходит Р. т. др. кон­струкций благодаря его способности собирать излучение со значит. пло­щади и направлять на детектор малых размеров, что существенно повышает отношение сигнал/шум. Р. т., по­строенный по такой схеме, даёт дву­мерное изображение источника рентг.

643




Рис. 3. Схема фокусирующего рентг. теле­скопа.

излучения подобно обычному оптич. телескопу. Для построения изображе­ния в фокусирующем Р. т. в кач-ве детекторов используют позиционно-чувствительные пропорц. камеры, мик­роканальные детекторы, а также при­боры с зарядовой связью (ПЗС). Угл. разрешение в первом случае опреде­ляется гл. обр. пространств. разреше­нием камеры и составляет ~1', микро­канальные детекторы и ПЗС дают 1—2" (для близких к оси пучков). При спек­трометрич. исследованиях применяют ПП детекторы, брэгговские крист. спектрометры и дифракц. решётки с позиционно-чувствит. детекторами. Косм. источники рентг. излучения очень разнообразны. Рентг. излучение Солнца было открыто в 1948 в США с ракеты, поднявшей Гейгера счётчики в верх. слои атмосферы. В 1962 груп­пой Р. Джиаккони (США) также с ракеты был обнаружен первый ис­точник рентг. излучения за пределами Солнечной системы — «Скорпион Х-1», а также диффузный рентг фон, по-видимому, внегалактич. происхожде­ния. К 1966 в результате эксперимен­тов на ракетах было открыто ок. 30 дискретных рентг. источников. С вы­водом на орбиту серии спец. ИСЗ («УХУРУ», «Ариэль», «САС-3», «Ве­ла», «Коперник», «ХЕАО» и др.) с Р. т. разл. типов были обнаружены сотни рентг. источников (галактич. и внегалактических, протяжённых и компактных, стационарных и пере­менных). Мн. из этих источников ещё не отождествлены с источниками, про­являющими себя в оптич. и др. диа­пазонах эл.-магн. излучения. Среди отождествлённых галактич. объектов: тесные двойные звёздные системы, один из компонентов к-рых — рентг. пульсар; одиночные пульсары (Crab, Vela); остатки сверхновых звёзд (протя­жённые источники); временные (транзиентные) источники, резко увеличи­вающие светимость в рентг. диапазоне и вновь угасающие за время от неск. минут до неск. месяцев; т. н. б а р с т е р ы — мощные вспыхивающие ис­точники рентг. излучения с характер­ным временем вспышки порядка неск. секунд. К отождествлённым внегалак­тич. объектам относятся ближайшие галактики (Магеллановы облака и Туманность Андромеды), радиогалактики Дева-А (М87) и Центавр-А (NGC 5128), квазары (в частности, ЗС 273), сейфертовские и др. галакти­ки с активными ядрами; скопления галактик — самые мощные источники рентг. излучения во Вселенной (в них за излучение ответствен горячий межгалактич. газ с темп-рой 50 млн. К). Подавляющее большинство косм. рентг. источников явл. объектами, совершенно непохожими на те, что были известны до начала рентг. астро­номии, и прежде всего они отличаются огромным энерговыделением. Свети­мость галактич. рентг. источников достигает 1036—1038 эрг/с, что в 103—105 раз превышает энерговыделение Солнца во всём диапазоне длин волн. У внегалактич. источников была заре­гистрирована светимость до 1045 эрг/с, что указывает на необычность прояв­ляющихся здесь механизмов излуче­ния. В тесных двойных звёздных сис­темах, напр., в кач-ве осн. механизма энерговыделения рассматривают пере­текание в-ва от одного компонента (звезды-гиганта) к другому (нейтрон­ной звезде или чёрной дыре) — диско­вую аккрецию, при к-рой падающее на звезду в-во образует около этой звезды диск, где в-во благодаря трению разо­гревается и начинает интенсивно излу­чать. Среди вероятных гипотез про­исхождения диффузного рентг. фона, наряду с предположением о тепловом излучении горячего межгалактич. газа, рассматривается обратный Комптона эффект эл-нов на ИК фотонах, испу­щенных активными галактиками, или на фотонах реликтового излучения. Данные наблюдений с ИСЗ ХЕАО-В свидетельствуют о том, что значитель­ный вклад (>35%) в диффузный рентг. фон дают далёкие дискретные источ­ники, гл. обр. квазары.

• X-ray astronomy, ed. R. Giacconi, H. Gursky, Dordrecht—Boston, 1974; Шкло­вский И. С., Звёзды: их рождение, жизнь и смерть, 2 изд., М., 1977; К а п л а н С. А., Пикельнер С. Б., Физика межзвёзд­ной среды, М., 1979.

Н. С. Ямбуренко.

РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (рентгеновские лучи), эл.-магн. иони­зирующее излучение, занимающее спектр. область между гамма- и УФ излучением в пределах дл. волн от 10-4 до 103 Å (от 10-12 до 10-5 см). Открыты в 1895 нем. физиком В. К. Рентгеном. Р. и. с <2 Å условно наз. жёстким, с >2Å — мягким.

Источники Р. и. Наиболее распро­странённый источник Р. и.— рентге­новская трубка, в к-рой ускоренные электрич. полем эл-ны бомбардируют металлич. анод. Р. и. может быть по­лучено при бомбардировке мишени ионами высокой энергии. В кач-ве источников Р. и. могут служить также нек-рые радиоактивные изотопы: одни из них непосредственно испускают Р. и., яд. излучения других (эл-ны или -частицы) бомбардируют метал­лич. мишень, к-рая испускает Р. и.; интенсивность Р. и. изотопных источ­ников на неск. порядков меньше ин­тенсивности излучения рентг. трубки,

а габариты, вес и стоимость значитель­но меньше, чем установки с рентг. трубкой.

Источниками мягкого Р. и. в обла­сти десятков и сотен А могут служить синхротроны и накопители эл-нов (см. Синхротронное излучение). По интен­сивности синхротронное Р. и. превос­ходит в указанной области спектра из­лучение рентг. трубки на 2—3 поряд­ка. В рентг. диапазоне может лежать ондуляторное излучение и переходное излучение. Естеств. источниками Р. и. явл. Солнце и др. косм. объекты (см. Рентгеновский телескоп).

Спектр Р. и. может быть непрерыв­ным или линейчатым. Н е п р е р ы в н ы й (т о р м о з н о й) с п е к т р испускают быстрые заряж. ч-цы в результате их торможения при вз-ст­вии с атомами мишени (см. Тормозное излучение). Интенсивность тормозного Р. и. распределена по всем частотам v (или длинам волн =c/) до высоко­частотной границы 0 (коротковолно­вой границы 0), на к-рой энергия фо­тонов h0 равна энергии eV бомбарди­рующих эл-нов — заряд эл-на, V -разность потенциалов ускоряющего поля, пройденная им).

Линейчатый спектр Р. и. возникает после ионизации атома с выбрасыванием эл-на с одной из его внутр. оболочек при столкновениях атома с быстрой заряж. ч-цей (п е р в и ч н о е Р. и.) или при поглощении им кванта эл.-магн. излучения (ф л у о р е с ц е н т н о е Р. и.). Ионизов. атом из нач. возбуждённого состояния (с возбуждённого высокого уровня энергии) через 10-16 —10-15 с перехо­дит в кон. состояние с меньшей энер­гией (на более низкий уровень энер­гии). При этом избыток энергии атом может испустить в виде кванта излу­чения определённой частоты. Частоты v такого Р. и. характерны для атомов каждого элемента, поэтому линейчатый спектр Р. и. наз. х а р а к т е р и с т и ч е с к и м. Зависимость  от ат. номера Z определяется Мозли законом.

Взаимодействие Р. и. с в-вом. При вз-ствии Р. и. с в-вом могут наблю­даться ф о т о э ф ф е к т, сопровож­дающее его поглощение Р. и., а также рассеяние излучения. Фотоэффект возникает в том случае, когда атом, поглотив квант Р. и., выбрасывает один из своих внутр. эл-нов, после чего может либо совершить излучательный переход, испуская характеристич. Р. и., либо выбросить второй эл-н (оже-электрон) при безызлучательном переходе (см. Оже-эффект). При воздействии Р. и. на неметаллич. кристаллы могут возникать дефекты крист. решётки, представляющие со­бой ионы с дополнит. положит. заря­дом, вблизи к-рого находятся избы­точные эл-ны (рентг. экситон), они явл. центрами окраски и исчезают лишь при значит. повышении темп-ры.

При прохождении Р. и. через слой в-ва толщиной х его нач. интенсив­ность I0 уменьшается за счёт погло-

644


щения и рассеяния до величины I=I0е-x, где ( — коэфф. ослабления. В ДВ области спектра преобладает по­глощение Р. и., в коротковолновой — его рассеяние. Степень поглощения растёт с Z.

Рассеяние Р. и. в области больших Z и  происходит в осн. без изменения  (когерентное рассеяние), а в области малых Z и , как правило,  возраста­ет — происходит некогерентное рас­сеяние (комптоновское или комбина­ционное). При комптоновском рассея­нии, носящем хар-р неупругого кор­пускулярного рассеяния, за счёт час­тично потерянной фотоном энергии из оболочки атома вылетает эл-н отдачи (см. Комптона эффект). При этом уменьшается энергия фотона и изме­няется его направление; изменение К зависит от угла рассеяния. При комбинац. рассеянии рентг. фотона высо­кой энергии на лёгком атоме неболь­шая часть его энергии затрачивается на ионизацию атома и меняется на­правление движения фотона. Изме­нение  таких фотонов не зависит от угла рассеяния.

Показатель преломления в-ва n для Р. и. отличается от единицы на очень малую величину =1-n10-6—10-5. Фазовая скорость Р. и. в среде больше скорости света в ней. Отклонение Р. и. при переходе из одной среды в другую очень мало (неск. угловых мин). При падении Р. и. из вакуума на поверх­ность тела под очень малым углом происходит п о л н о е в н е ш н е е о т р а ж е н и е.

1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19

Похожие:

Раби метод iconФизика, 11 класс Гаврилов Андрей Владимирович, двггу
При решении задач, в которых необходимо провести расчет электрической цепи, наиболее часто используются следующие методы: метод свертывания,...

Раби метод iconКурс: 4 Тип: курсовая работа Прибыль и ее роль в рыночной экономике Содержание
Метод прямого счета, аналитический метод и метод совмещенного расчета

Раби метод icon16. Численные методы решения систем конечных уравнений (метод итераций, метод Ньютона). Метод Ньютона (метод касательных или метод линеаризации)
Численные методы решения систем конечных уравнений (метод итераций, метод Ньютона)

Раби метод icon1 Лангитюдний метод це: форма контролю вид контролю метод поздовжнього зрізу метод поперечного зрізу Правильный ответ: c 2
Який з термінів означає кількісні техніки, що базуються на об'єктив┐ному реєструванні дій піддослідного

Раби метод icon-
Взбранной Воеводе, Заступнице нашей, взирающе на первописанный образ Твой, хвалебное пение воспеваем Ти раби Твои, Богомати. Ты же,...

Раби метод iconВопросы для подготовки к экзамену по дисциплине «Анализ финансовой отчетности»
Методологическая основа финансового анализа: метод абсолютных, относительных и средних величин, метод сравнения, вертикальный анализ,...

Раби метод iconАкафист Пресвятой Богородице пред Ея иконой, именуемой «Всецарица»
Новоявленней Твоей иконе предстояще вернии умильно, воспеваем Ти, Всецарице, раби Твои; ниспосли цельбы к Тебе притекающим ныне рабом...

Раби метод iconЛекция 3 Образовательные технологии «Кейс-стади» и«Дебаты»
Метод case-study или метод конкретных ситуаций (от английского case – случай, ситуация) – метод активного проблемно-ситуационного...

Раби метод iconРаби Нахман из Браслава. Рассказы о необычайном По изд.: Рассказы о необычайном

Раби метод iconЛабораторная работа №1 Экспериментальная проверка основных законов токопрохождения
Цель работы – изучение основных методов расчета сложной линейной цепи при постоянном токе: метод контурных токов (мкт), метод узловых...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница