کاربردهای تابش سنکروترون خواص تابش سنکروترون مختصری در مورد محاسبات و برخورد دهنده ها

خواص اساسی تابش سنکروترون

تابش سنکروترون (SR) توسط ذرات باردار (الکترون ها، پروتون ها، پوزیترون ها) که با سرعت های نسبیتی در امتداد مسیرهای منحنی حرکت می کنند، ساطع می شود. تولید SR به دلیل وجود شتاب مرکزگرا در ذره است. SR که در پایان قرن گذشته پیش بینی شد و تقریباً 50 سال پیش (1945) کشف شد، در ابتدا به عنوان یک "اختلال" در عملکرد شتاب دهنده های چرخه ای - سنکروترون ها در نظر گرفته شد. تنها در 10 ¼ 15 سال گذشته SR با غنای استثنایی خواص خاص خود و امکان کاربرد آنها توجه محققان را به خود جلب کرده است.

ساختار یک دستگاه ذخیره الکترون

PM - آهنرباهای خمشی؛ ب - میدان مغناطیسی؛ P بردار پلاریزاسیون فوتون های گسیل شده در صفحه مداری الکترون است. Ш شکاف کانال خروجی است که عرض افقی پرتو SR را محدود می کند.

SI دارای ویژگی های منحصر به فرد زیر است:

SI - تشعشع با تابش فوق العاده بالا. پرتو SR توسط یک الکترون مماس بر مسیر گسیل می شود و دارای واگرایی زاویه ای y»g -1 است، که در آن g عامل نسبیتی است (نسبت انرژی الکترون E در حلقه ذخیره به انرژی استراحت الکترون E 0 = 0.511 مگا ولت)؛ برای مقادیر معمولی E»1GeV ما g»103 و y»1mra¶ داریم.

SR دارای طیف گسترده، پیوسته و به راحتی قابل تنظیم است که تقریباً کل محدوده اشعه ایکس و ناحیه فرابنفش (0.1¼100 نانومتر) را پوشش می دهد. برای توصیف خواص طیفی SR، مفهوم طول موج بحرانی l c معرفی شده است. این همان طول موجی است که طیف انرژی SR را به دو قسمت مساوی تقسیم می کند (انرژی کل فوتون های ساطع شده با طول موج های کمتر از l s برابر است با کل انرژی فوتون هایی با طول موج های بیشتر از l s).

SI شدت بسیار بالایی دارد. شدت SR در مهمترین محدوده اشعه ایکس برای تحقیق و فناوری بیش از پنج مرتبه بزرگتر از شدت لوله های اشعه ایکس است.

SR دارای یک قطبش طبیعی است: در محور پرتو کاملاً خطی (بردار میدان الکتریکی در صفحه مدار الکترون قرار دارد) و کاملاً دایره ای در پیرامون آن است. قطبش SR نقش مهمی در بسیاری از روش های دقیق برای مطالعه مواد و ساختارهای میکروالکترونیک ایفا می کند.

خواص منحصر به فرد تشعشعات سنکروترون ذکر شده در بالا این امکان را فراهم می کند که میکروتکنولوژی زیر میکرون و روش های تحلیلی برای تشخیص ساختارهای عملکردی زیر میکرون به سطح کیفی جدیدی ارتقا یابد.

کنتراست در سیستم های نوردهی با استفاده از تابش سنکروترون.

لیتوگرافی اشعه ایکس با استفاده از تابش سنکروترون یک فرآیند تکنولوژیکی چند عاملی است که در آن پارامترهای بسیاری از اجزای سیستم لیتوگرافی نقش مهمی ایفا می کنند: منبع تابش، کانال خروجی، ماسک اشعه ایکس و مقاومت اشعه ایکس.

عامل اصلی که قابلیت‌های بالقوه یک روش لیتوگرافی خاص را در میکروفناوری VLSI تعیین می‌کند، وضوح یا حداقل اندازه یک عنصر ماسک اشعه ایکس است که به طور قابل اعتماد در مقاومت بازتولید شده است. در لیتوگرافی اشعه ایکس، وضوح، از یک سو، توسط ماهیت موجی تابش اشعه ایکس (اعوجاج پراش)، از سوی دیگر، با ماهیت غیرمحلی تشکیل یک تصویر نهفته واقعی (تولید عکس) تعیین می شود. - و الکترون های اوگر توسط فوتون های اشعه ایکس و قرار گرفتن در معرض ثانویه مقاومت توسط این الکترون ها). علاوه بر این، وضوح واقعی تکنولوژیک بسیار به فرآیند توسعه تصویر نهفته حاصل بستگی دارد.

برای ارزیابی کارایی یک سیستم نوردهی لیتوگرافی اشعه ایکس در یک منطقه طیفی خاص، لازم است نه تنها بازده طیفی مقاومت اشعه ایکس، بلکه شفافیت اشعه ایکس، یعنی نوری نیز در نظر گرفته شود. ویژگی های کانال خروجی SR لیتوگرافی بنابراین، در سیستم های نوردهی با استفاده از تابش اشعه ایکس (مثلاً در سیستم های نوردهی لیتوگرافی اشعه ایکس)، یکی از پارامترهای مهم کنتراست تصویر اشعه ایکس حاصل است (به عنوان مثال، کنتراست تصویر نهفته در یک مقاومت در برابر اشعه ایکس).

نمودار یک سیستم نوردهی اشعه ایکس در پرتوهای SR.

1-پنجره خلاء؛ ماسک اشعه ایکس 2 غشایی; 3-ماسک؛ 4-مقاومت 5- بشقاب کار.

تابش h-cs در حال حرکت در جریان متناوب. برقی و ماگ. زمینه ها، نامیده می شود تشعشع موجدار شن. به دلیل شتاب مرتبط با انحنای مسیرهای h-c در میدان مغناطیسی. رشته. تشعشعات مشابه غیر نسبی است. h-ts، در حال حرکت در امتداد مسیرهای دایره ای یا مارپیچی، نامیده می شود. تشعشع سیکلوترون؛ بر اساس اتفاق می افتد فرکانس ژیرو مغناطیسی و اولین هارمونیک های آن با افزایش سرعت، نقش هارمونیک های بالا افزایش می یابد. هنگام نزدیک شدن به بستگان تابش را در ناحیه حداکثر محدود کنید. هارمونیک های شدید دارای طیف تقریباً پیوسته ای است و در جهت سرعت لحظه ای در یک مخروط باریک با زاویه باز شدن y=mc2/? متمرکز می شود که در آن m و? - و انرژی h-tsy.

که در آن e - h-tsy، H^ - جزء منیزیم است. میدان های عمود بر سرعت h-tsy. وابستگی شدید توان ساطع شده به جرم ذره باعث می شود S. و. حداکثر برای h-ts-el-novs و پوزیترون های سبک ضروری است. توان تابشی طیفی (با فرکانس n) با عبارت زیر تعیین می شود:

K5/3 (h) - استوانه ای تابع نوع دوم استدلال خیالی. برنامه زمانبندی عملکرد

در شکل نشان داده شده است. فرکانس مشخصه، که حداکثر در طیف انتشار ذره را به خود اختصاص می دهد، برابر است (بر حسب هرتز):

n»0.29 nc=l.8 1018H^?2epr=4.6 10-6РH^?2ev.

دپارتمان تشعشع ذرات به طور کلی به صورت بیضی قطبی می شوند و محور اصلی بیضی قطبش عمود بر برآمدگی مغناطیسی مرئی قرار دارد. زمینه های. درجه بیضی بودن و جهت چرخش بردار شدت الکتریکی. میدان ها به جهت مشاهده با توجه به مخروطی که توسط بردار سرعت ذره در اطراف جهت میدان مغناطیسی توصیف می شود بستگی دارد. زمینه های. برای جهات مشاهده که روی این مخروط قرار دارد، خطی است.

برای اولین بار S. و. در چرخه مشاهده می شود شتاب دهنده های الکترونی (در سنکروترون، به همین دلیل نام "S. i" را دریافت کرد). تلفات انرژی در S. p.، و همچنین موارد مرتبط با S. و. کوانتومی هنگام طراحی یک چرخه باید تأثیرات در حرکت c-c را در نظر گرفت. شتاب دهنده های الکترونی با انرژی بالا S. و چرخه ای. شتاب دهنده های الکترونی برای تولید پرتوهای شدید آهنرباهای الکترونی قطبی استفاده می شوند. تابش در ناحیه UV طیف و در ناحیه "نرم" اشعه ایکس. تابش - تشعشع؛ پرتوهای اشعه ایکس شن. به ویژه در تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس استفاده می شود.

بسیار مورد توجه S. و. فضا اشیاء، به ویژه رادیوفون غیر حرارتی کهکشان، رادیو غیر حرارتی و نوری. تابش از منابع گسسته (ابر نواخترها، تپ اخترها، اختروش ها، کهکشان های رادیویی). ماهیت سنکروترون این تابش ها با ویژگی های طیف و قطبش آنها تأیید می شود. با توجه به مدرن نمایندگی ها، نسبی. el-ny که بخشی از پرتوهای کیهانی هستند، S. و. در فضای ماگ میدان های رادیویی، نوری و احتمالاً حتی در محدوده اشعه ایکس. اندازه گیری ها شدت و قطبی شدن فضا شن. به شما امکان می دهد اطلاعاتی در مورد تمرکز و انرژی به دست آورید. طیف نسبی el-new، قدر و جهت مغناطیسی. میدان هایی در نقاط دورافتاده کیهان

فرهنگ لغت دایره المعارف فیزیکی. - م.: دایره المعارف شوروی. . 1983 .

تابش سنکروترون

- تابش مغناطیسی bremsstrahlung ساطع شده توسط بارهای نسبیتی ذرات در یک میدان مغناطیسی همگن رشته. انتشار ذرات توسط تشعشعات موجدار. شن. به دلیل شتاب ذرات که وقتی مسیر حرکت آنها در یک میدان مغناطیسی منحنی می شود ظاهر می شود. رشته. تابش مشابه از ذرات غیر نسبیتی، که در آن تی -جرم استراحت، - انرژی ذرات.

مجموع قدرت تابش یک ذره با انرژی برابر است با کجا e -بار ذره جزء مغناطیسی است. میدان عمود بر سرعت آن بنابراین، توزیع توان تابش شده توسط عبارت تعیین می شود

که در آن، a استوانه ای است. تابع نوع دوم استدلال خیالی. فرکانس مشخصه ای که با حداکثر در طیف انتشار ذره مطابقت دارد:

دپارتمان تشعشع ذرات عموماً به صورت بیضی قطبی شده اند و محور اصلی بیضی قطبش عمود بر برآمدگی مغناطیسی مرئی قرار دارد. زمینه های. درجه بیضی بودن و جهت چرخش بردار شدت الکتریکی. میدان ها به جهت مشاهده نسبت به مخروط بستگی دارد، قطبش تابش خطی است.

برای اولین بار S. و. توسط A. Schott (A. Schott, 1912) پیش بینی و به صورت چرخه ای مشاهده شد. شتاب دهنده های الکترونی (در یک سنکروترون، به همین دلیل است که به آن تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس، طیف سنجی اشعه ایکس و غیره می گویند.

مورد توجه بیشتر S. و. فضا اشیاء، به ویژه رادیوفون غیر حرارتی کهکشان، رادیو غیر حرارتی و نوری. تابش از منابع گسسته (ابر نواخترها، تپ اخترها، اختروش ها، کهکشان های رادیویی). ماهیت سنکروترون این تابش ها با ویژگی های طیف و قطبش آنها تأیید می شود. الکترون های نسبیتی که بخشی از کیهان هستند. پرتوها، به کیهان ماگ میدان ها جزء سنکروترون کیهانی را نشان می دهند. تابش در رادیو، نوری و اشعه ایکس. روشن: Sokolov A. A., Ternov I. M., Relativistic, M., 1974; Kulipanov G.N.، SKRINSKY A.N.، استفاده از تابش سنکروترون: وضعیت و چشم انداز، UFN، 1977، v. 122، v. 3; تابش سنکروترون خواص و کاربردها، ترانس. از انگلیسی، M.، 1981. S. I. Syrovatsky.

دایره المعارف فیزیکی. در 5 جلد. - م.: دایره المعارف شوروی. سردبیر A. M. Prokhorov. 1988 .

ببینید «تابش سنکروترون» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

تابش سنکروترون، در فیزیک، جریانی از تابش الکترومغناطیسی است که توسط الکترون‌های پرانرژی تولید می‌شود، که به طور مداوم سرعت را هنگام حرکت در یک میدان مغناطیسی افزایش می‌دهد. تابش سینکروترون می تواند به شکل اشعه ایکس باشد... ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی

- (magnetobremsstrahlung) انتشار امواج الکترومغناطیسی توسط ذرات باردار که با سرعت های نسبیتی در یک میدان مغناطیسی حرکت می کنند که مسیر آنها را خم می کند. اولین بار در یک سنکروترون مشاهده شد (از این رو نام آن) ... فرهنگ لغت بزرگ دایره المعارفی

تابش سنکروترون- نرک. الکترون نورانی تابش نوری که زمانی رخ می دهد که الکترون های نسبیتی در امتداد یک مسیر منحنی حرکت می کنند. نکته این اصطلاح را می توان برای اشاره به فرآیندهای تابش و نتایج تشعشع استفاده کرد. [مجموعه... ... راهنمای مترجم فنی

سنکروترون تابش الکترومغناطیسی ... ویکی پدیا

اصطلاح تشعشع سنکروترون اصطلاح در انگلیسی تابش سنکروترون مترادف تابش مغناطیسی برمسترالونگ اختصارات SI اصطلاحات مرتبط EXAFS، XAFS تعریف تشعشع برمسترالونگ گسیل شده توسط ذرات باردار نسبیتی در ... ... فرهنگ لغت دایره المعارف نانوتکنولوژی

تابش Magnetobremsstrahlung، انتشار امواج الکترومغناطیسی توسط ذرات باردار که با سرعت نسبیتی در یک میدان مغناطیسی حرکت می کنند. تابش ناشی از شتاب مرتبط با انحنای مسیر ذرات در یک میدان مغناطیسی است. دایره المعارف بزرگ شوروی

- (تابش bremsstrahlung مغناطیسی)، الکترومغناطیسی تابش ساطع شده از ذرات باردار که در یک میدان مغناطیسی همگن حرکت می کنند. میدان در امتداد مسیرهای منحنی با سرعت های نسبیتی. شن. برای اولین بار در یک سنکروترون مشاهده شد (از این رو نام). اصلی...... دایره المعارف شیمی

انتشار امواج الکترومغناطیسی باردار شده توسط ذراتی که با سرعت نسبیتی در یک میدان مغناطیسی حرکت می کنند که مسیر حرکت آنها را خم می کند. اولین بار در یک سنکروترون مشاهده شد (از این رو نام آن). * * * سنکروترون تابش سنکروترون... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی

تشعشعات الکترومغناطیسی ساطع شده توسط یک ذره باردار الکتریکی که در یک میدان مغناطیسی با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کند. این نام به این دلیل است که چنین تشعشعی برای اولین بار در شتاب دهنده های هسته ای سنکروترون مشاهده شد. ... فرهنگ لغت نجومی

تابش سنکروترون- Sinchrotroninis spinduliavimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektringųjų dalelių, kertančių magnetinį lauką greičiu, beveik lygiu šviesos greičiui, sukeltas elektromagnetinis spinduliavimas. atitikmenys: انگلیسی. تشعشعات شتاب؛ …… Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

کتاب ها

• تابش سنکروترون روش های مطالعه ساختار مواد، فتیسوف گنادی ولادیمیرویچ. تابش سنکروترون (SR) چیست، چگونه تولید می شود و چه خواص منحصر به فردی دارد؟ آنچه در مقایسه با اشعه ایکس از لوله های اشعه ایکس جدید است می تواند...

کنستانتین زولوتارف، پاول پیمینوف
"علم در دست اول" شماره 2 (62)، 2015

تقریباً نیم قرن پیش، فیزیکدان برجسته روسی G.I Budker، مؤسس مؤسسه فیزیک هسته ای نووسیبیرسک، که ایده افزایش انرژی برهمکنش ذرات را با استفاده از روش برخورد پرتوها مطرح و اجرا کرد. شتاب‌دهنده‌های ذرات باردار میکروسکوپ‌های فیزیک مدرن، زیرا به فرد اجازه می‌دهند تا ساختار جسم مشاهده‌شده را از روی تصویری که جریانی از ذرات را روی آن پراکنده می‌کند، قضاوت کند، فقط نه کوانتای نور، مانند میکروسکوپ، بلکه ذرات پرانرژی. با افزایش حداکثر انرژی شتاب‌دهنده‌ها، انقلاب واقعی در نظریه ذرات بنیادی و برهمکنش‌های درون هسته‌ای آغاز شد که تا به امروز ادامه دارد، اهمیت آن برای علم و عمل دشوار است.

• "SPACE" و "FLAME" (A. Nikolenko)
• رمز و راز موهای مسی (N. Polosmak, V. Trunova)
• گرز یا دسته تابوت؟ (N. Polosmak, K. Cooper)

برای هماهنگی تلاش‌ها با هدف توسعه تحقیقات با SR، استفاده مؤثر از منابع SR و افزایش سطح کیفی تحقیقات، در 1 دسامبر 1981، بر اساس تجهیزات شتاب دهنده و آزمایشگاه‌های موسسه فیزیک هسته‌ای شعبه سیبری آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، مرکز سیبری برای تشعشعات سینکروترون ایجاد شد، در سال 1991 به مرکز بین المللی تشعشع سنکروترون سیبری (SibMCSR) یک آزمایشگاه باز مؤسسه تبدیل شد که سازمان ها و افراد روسی و خارجی می توانند در فعالیت های آن شرکت کنند. . در سال 2003، مرحله اول لیزر الکترون آزاد شروع به کار کرد و در سال 2005 مرکز استفاده جمعی به مرکز سیبری برای تشعشعات سنکروترون و تراهرتز (SCSTR) تغییر نام داد.

بنابراین، اگرچه آزمایش‌هایی با استفاده از پرتوهای تابش سنکروترون از سال 1973 در BINP انجام شده است، اما هنوز هم برای این اهداف - بیش از چهل سال بعد - استفاده می‌شود! - از VEPP-3 / VEPP-4 استفاده می شود، یعنی منابع SR نسل اول نه چندان روشن که در محدوده اشعه ایکس (طول موج از 0.01 تا 1 نانومتر) و انرژی پرتو 2 یا 4 GeV کار می کنند.

لازم به ذکر است که با پرتاب مرحله اول لیزر الکترون آزاد در سال 2003، منبع پرتوهای قدرتمند تابش تراهرتز، زرادخانه تحقیقاتی موسسه اساساً گسترش یافت، اما این امر مشکل ایجاد یک لیزر قدرتمندتر را برطرف نکرد. منبع SR از نسل جدید، اجازه کار در محدوده اشعه ایکس.

امروزه چندین ده مرکز تحقیقاتی بزرگ در جهان با منابع تابش سنکروترون نسل سوم مانند بریتانیا وجود دارد. منبع نور الماس، سوئیس منبع نور سوئیس، فرانسوی سولیلو دیگران، و دو منبع "روشن" دیگر آمریکایی هستند NSLS-2و سوئدی MAX-IV- در حال حاضر در حالت راه اندازی هستند. همه این مراکز مورد تقاضا هستند و با حداکثر ظرفیت کار می کنند. آنها سیستم های خبره ای را برای تخصیص "زمان پرتو" سازماندهی کرده اند: بر مبنای رقابتی برای محققان، و بر مبنای پرداختی برای سایر کاربران. مشتریان معمولی که پول پرداخت می کنند، شرکت های بزرگ دارویی هستند که داروهای جدید را تولید و آزمایش می کنند - یک کار بزرگ، مداوم و گران قیمت.

BINP نمی تواند با مراکز بزرگ در "جاده های اصلی" رقابت کند - ما همان ویژگی های پرتو را نداریم که در "بازار بزرگ" رقابتی باشد. و اگر یکی از دانشمندان یا فناوران داخلی یک وظیفه خاص و جدی داشته باشد - به عنوان مثال، آزمایش یک داروی جدید، برای آنها راحت تر است که به انگلستان یا فرانسه، به مرکز تابش سنکروترون اروپا بروند ( ESRF) که کشور ما نیز در آن مشارکت دارد.

تاریخچه تابش سنکروترون

اما تابش مغناطیسی bremsstrahlung، که توسط ذرات باردار که با سرعت نسبیتی در میدان مغناطیسی شتاب‌دهنده‌ها حرکت می‌کردند، ساطع می‌شد، در ابتدا به نظر می‌رسید که محصول جانبی ناخوشایند فرآیند شتاب باشد، زیرا به معنای تلفات انرژی زیادی است که باید جبران شود. از آنجایی که چنین تشعشعی برای اولین بار در یک سینکروترون - یک شتاب دهنده رزونانس حلقوی مشاهده شد، شروع به نامیدن سینکروترون کرد، اگرچه منبع آن، در اصل، می تواند هر وسیله ای باشد که ذرات باردار را منحرف می کند.

اما تابش سنکروترون (SR) به طور شگفت انگیزی به سرعت "از سیندرلا به شاهزاده خانم" رفت و این تغییر به دلیل ویژگی های "شخصیت" آن مانند عرض زیاد طیف تابش - از اشعه مادون قرمز تا اشعه ایکس سخت، درجه بالایی بود. جهت گیری و قطبش، و تناوب در مقیاس نانوثانیه و در نهایت، قدرت بیشتر (اگرچه ویژگی های اخیر در حال حاضر شایستگی دستگاه های تخصصی است که آن را تولید می کنند). ایده استفاده از تابش ذرات نسبیتی در سال 1947 توسط فیزیکدان نظری روسی و برنده جایزه نوبل آینده وی. جهان

سه نسل از منابع تشعشع سنکروترون وجود دارد. اولین مورد شامل سنکروترون ها و حلقه های ذخیره سازی طراحی شده برای فیزیک با انرژی بالا است. به دوم - حلقه های ذخیره سازی که به طور خاص به عنوان منابع SR طراحی شده اند. تشعشع در این منابع معمولاً با انحراف آهن‌ربا ایجاد می‌شود و از آنجایی که به صورت مماس بر مسیر ذرات هدایت می‌شود، مانند چراغ‌های خودرو در یک گوشه، پرتو دارای یک پرتو فن‌دار با زاویه پراکندگی زیاد است.

نسل سوم شامل حلقه‌های ذخیره‌سازی با شکاف‌های مستقیم طولانی و ساختارهای مغناطیسی داخلی با قطبیت متناوب، تولید تابش سنکروترون است که اندازه پرتوهای کوچک‌تر، شدت بالاتر و روشنایی طیفی بسیار بالاتری دارد. آخرین نشانگر مهمترین پارامتر است، زیرا مقدار شار فوتون مفید را تعیین می کند. به لطف کار متمرکز فیزیکدانان شتاب دهنده، روشنایی منابع SR پرتو ایکس هر ده سال یک بار سه مرتبه قدر افزایش یافت! با این وجود، حتی در مدرن ترین منابع SR، ارزش فوتون های "مفید" تنها هزارم کل شار نور است، بنابراین، در دهه گذشته، جامعه فیزیکی جهان به طور فعال روی پروژه هایی برای منابع SR جدید کار کرده است. نسل چهارم

با این وجود، حتی برای منابع دور از «جوان» ما، کار کافی، هم تحقیقاتی و هم فناوری معمولی وجود دارد. به عنوان مثال، کارکنان مؤسسه کاتالیزور SB RAS دائماً در حال تجزیه و تحلیل نمونه‌هایی از کاتالیزورهای جدید هستند که قرار است در تولید صنعتی راه اندازی شوند. اما مزیت اصلی ما، شاید، این است که در BINP تشعشعات سنکروترون تا حد زیادی وضعیت اولیه خود را به عنوان یک ابزار جستجو حفظ کرده است، که تقریباً هر دانشمند علاقه‌مندی می‌تواند با آن ایده، حتی کمی «دیوانه‌کننده» خود را آزمایش کند.

از این نظر، بسیار مهم است که منابع SR ما در چنین تأسیسات زیرساختی غیرمعمولی مانند Novosibirsk Akademgorodok، یعنی در یک محیط چند رشته ای بزرگ واقع شده باشند. و همان باستان شناسانی که از فیزیک دور هستند، برای مثال، می توانند تقریباً «همسایه» به ما مراجعه کنند و هر مصنوع مورد علاقه آنها را تجزیه و تحلیل کنند. از این گذشته، دانش جدید معمولاً در نتیجه ترکیبی از نمونه‌های کاربر منحصر به فرد و ابزارهای تحقیقاتی کافی که می‌توانند با استفاده از SI پیاده‌سازی شوند، پدیدار می‌شوند.

"فضا" و "شعله"

ایستگاه تشعشع سنکروترون COSMOS در سال 2007 با همکاری موسسه نوری دولتی (سن پترزبورگ) ایجاد شد. و اولین کاری که در اینجا انجام شد، کالیبراسیون "گشت خورشیدی فضایی" بود - مجموعه ای از طیف سنج های فضایی که در این موسسه ایجاد شد. این ابزارها برای نظارت بر گسیل خورشید در اشعه ایکس نرم و محدوده فرابنفش شدید (EUV) طراحی شده اند - اطلاعاتی که برای مطالعات تأثیر فعالیت خورشیدی بر فرآیندهای مختلف زمینی، از آب و هوا گرفته تا زیست شناسی، حیاتی است. چنین طیف‌سنج‌هایی نمی‌توانند در شرایط زمینی کار کنند، زیرا اتمسفر تابش محدوده مورد نیاز را منتقل نمی‌کند، اما باید روی زمین آزمایش شوند.

اینگونه بود که ایستگاه ما ظاهر شد - یک قطعه کوچک از "فضای بیرونی" محصور در یک محفظه خلاء، که تشعشع سنکروترون از برخورد دهنده VEPP-4 وارد می شود. ترکیبی از خلاء بالا و شار تابشی قدرتمند شرایطی را در حجم های آزمایشی ایستگاه ایجاد می کند که مشابه شرایط فضای نزدیک به زمین است.

تابش سنکروترون شار فوتون ها را در یک محدوده طیفی گسترده - از تشعشع مرئی گرفته تا پرتوهای ایکس سخت فراهم می کند. برای انتخاب فوتون با انرژی مورد نیاز از آن، یک تک رنگ با توری های پراش و آینه های چند لایه در ایستگاه نصب می شود. اکنون ما از آینه های چند لایه تولید خود استفاده می کنیم، اما در آینده قصد داریم از مؤسسه فیزیک ریزساختارهای نیژنی نووگورود - رهبر تولید چنین اپتیکی در روسیه، که در جامعه علمی جهان شناخته شده است، به اپتیک سوئیچ کنیم. COSMOS امروزه تنها ایستگاه تشعشع سنکروترون داخلی است که برای نیازهای مترولوژی در محدوده اشعه ایکس نرم و EUV کار می کند.

اکنون در "فضای" تجربی ما یک نمونه تکنولوژیکی از تجهیزات ماهواره ای از موسسه ژئوفیزیک کاربردی مسکو (مسکو) که در NPO Typhoon (Obninsk) ایجاد شده است، نصب شده است. این دستگاه بر روی پنل خورشیدی ایستگاه فضایی قرار می گیرد که جهت گیری ثابت آن به سمت خورشید را تضمین می کند. قوانین پذیرش فنی فضایی نیاز به کالیبراسیون اجباری برای چنین دستگاه هایی دارد و این ما هستیم که "بلیط ماهواره" را به دستگاه می دهیم. ایستگاه ما همچنین تنها تاسیساتی در روسیه است که در آن امکان انجام چنین کالیبراسیون تجهیزات فضایی وجود دارد.

ما در حال حاضر در حال کار بر روی تکنیک کالیبراسیون روی یک نمونه اولیه هستیم، اما تا پاییز منتظر ورود دستگاه هستیم که باید در مدار قرار گیرد.

سایر کارهای اندازه‌شناسی نیز در ایستگاه در حال انجام است: عناصر نوری که در محدوده EUV کار می‌کنند در اینجا آزمایش می‌شوند که می‌توانند برای آخرین فن‌آوری‌ها در تولید نانوالکترونیک و همچنین آشکارسازهایی طراحی شده برای نظارت بر پلاسمای لیزری در آزمایش‌های کنترل‌شده استفاده شوند. همجوشی حرارتی پلاسما فلاش های بسیار کوتاه و درخشان تابش اشعه ایکس تولید می کند و برای کور نشدن، آشکارساز باید سرعت بالا و حساسیت کم داشته باشد. چنین پارامترهای آشکارساز کالیبراسیون آن را در تاسیساتی غیر از ما بسیار دشوار می کند.

همان کانال خروجی تشعشع سنکروترون که ایستگاه COSMOS روی آن نصب شده است برای ایستگاه دیگری با نام "شعله" که اکنون به طور مشترک با موسسه سینتیک و احتراق شیمیایی نووسیبیرسک ایجاد می شود، استفاده می شود. وظیفه همکاران موسسه فناوری شیمیایی و جغرافیا SB RAS مونتاژ یک تاسیسات با مشعل داخلی برای تولید شعله، نصب و راه اندازی تجهیزات آنالیز است. هدف ما ایجاد پرتویی از تابش سنکروترون با پارامترهای مورد نیاز، به اندازه کافی قدرتمند و "تمیز" در ترکیب طیفی است که به عنوان یک ابزار دقیق تنظیم شده برای یونیزاسیون انتخابی محصولات احتراق استفاده می شود.

شعله یک پدیده بسیار پیچیده است: بین شروع اشتعال مواد آلی و تبدیل آن به محصولات نهایی (به طور ایده آل آب و دی اکسید کربن)، هزاران واکنش شیمیایی مختلف رخ می دهد. برای سازماندهی صحیح، کارآمدترین و دوستدار محیط زیست فرآیند احتراق، مطالعه دقیق مراحل میانی واکنش ضروری است. به طور معمول، یک پرتو الکترونی برای یونیزه کردن محصولات واکنش استفاده می شود، اما ذرات آن به اندازه کافی از نظر انرژی "تراز" نیستند و استفاده از آن به عنوان یک پرتو آزمایش محدودیت های خود را دارد. تابش سنکروترون از این نظر به طور قابل توجهی برای بهتر شدن متفاوت است: با کمک آن می توان به طور خاص پیوندهای شیمیایی کاملاً تعریف شده را در داخل مولکول ها شکست، که این امر نه تنها تعیین مواد شیمیایی تشکیل شده در حین احتراق، بلکه حتی تمایز بین آنها را ممکن می کند. ایزومرهایی با همان ترکیب!

"FLAME" ما سومین ایستگاه سنکروترون در جهان پس از ایالات متحده آمریکا و چین و اولین ایستگاه در روسیه خواهد بود. انتظار می رود که اولین شی مورد مطالعه سوخت بیودیزل باشد - یک حامل انرژی تجدید پذیر که تعادل گازهای گلخانه ای در جو را به هم نمی زند.

علاوه بر این، ما در حال ایجاد و استفاده از روش هایی هستیم که اصولاً توسعه آنها در مراکز بزرگ سنکروترون دشوار است، از جمله به دلیل محدودیت های اداری و سازمانی. به عنوان مثال، مطالعه فرآیندهای انفجار با تفکیک زمانی زیر میلی ثانیه در یک محفظه انفجار ویژه واقع در کانال خروجی تشعشع سنکروترون است. از آنجایی که تابش سنکروترون به صورت یک جریان پیوسته خارج نمی شود، بلکه به صورت فلاش های کوتاه است که ساختار زمانی دسته های الکترونی کوتاه را تکرار می کند (در مورد ما، مدت چنین فلاش ها 1 ns و دوره تکرار حدود 100 ns است. سپس با مطالعه ویژگی‌های برهم‌کنش چنین تشعشعی با ماده، می‌توان وضعیت فعلی ماده را با تفکیک زمانی مناسب تعیین کرد. یعنی در همان لحظه ای که انفجار ادامه دارد، ماهیت فرآیندهای شیمیایی رخ داده در منطقه حرکت جبهه انفجار، پویایی رشد نانوالماس های انفجاری و سایر اثرات مورد علاقه متخصصان را مطالعه کنید.

اولین ایستگاه آزمایشی "Detonation" روی دستگاه ذخیره سازی VEPP-3 نصب شد و بعداً ایستگاه دوم در دستگاه ذخیره سازی VEPP-4 شروع به کار کرد: در محفظه جدید امکان مطالعه انفجار بارها با جرم بالا فراهم شد. به 200 گرم در حال حاضر این ایستگاه در حال مدرنیزه شدن است: برنامه ریزی شده است که تأثیر پالس های لیزری قدرتمند بر روی مواد ساختاری مورد مطالعه قرار گیرد. دانش در مورد این فرآیندها هنگام طراحی راکتورهای حرارتی هسته ای آینده مورد تقاضا خواهد بود.

سایر ایستگاه های کاربری دائماً در حال ارتقا هستند. بنابراین، به لطف نصب لنزهای فوکوس جدید، بهبود وضوح فضایی تجزیه و تحلیل عنصری فلورسانس اشعه ایکس امکان پذیر شد، که با کمک آن می توان نه تنها ترکیب شیمیایی نمونه، بلکه فضایی را نیز تعیین کرد. توزیع عناصر منفرد و اگرچه ما نمی توانیم با سایر مراکز سنکروترون در این زمینه رقابت کنیم، با این وجود توانستیم تعدادی نتایج جالب به دست آوریم. به عنوان مثال، کارمندان مؤسسه لیمنولوژی ایرکوتسک شعبه سیبری آکادمی علوم روسیه "واکنشی" از ترکیب عنصری رسوبات پایین به تغییرات آب و هوایی، مانند چرخه های میلانکوویچ، کشف کردند که استفاده از SR را برای مطالعه اقلیم دیرینه ممکن می سازد. . کار مشابهی در حال حاضر بر روی رسوبات پایین دریاچه های آلتای، به ویژه دریاچه در حال انجام است. تلتسکویه.

روش دیگر برای مطالعه وضعیت ماده در شرایط شدید (در فشارهای فوق‌العاده چند گیگا پاسکال و دمای تا هزار درجه) روش سندان الماسی است که در آن یک نمونه بین دو نقطه الماس بسته می‌شود. به این ترتیب می‌توان به فشارهای فوق‌العاده‌ای در حجم کم دست یافت و از این طریق رفتار ماده را در اعماق زیاد، در گوشته یا حتی در مرکز زمین شبیه‌سازی کرد. "مالک" این ایستگاه موسسه شیمی حالت جامد نووسیبیرسک SB RAS است.

رمز و راز موهای مسی

درباره نویسندگان

پولوسماک ناتالیا ویکتورونا

ترونوا والنتینا الکساندرونا- کاندیدای علوم شیمی، پژوهشگر ارشد موسسه شیمی معدنی به نام. A. V. Nikolaev SB RAS (نووسیبیرسک).

تجزیه و تحلیل عنصری فلورسانس اشعه ایکس از مواد آلی با استفاده از تشعشعات سنکروترون، اعمال شده در یافته های باستان شناسی، این امکان را فراهم می کند که پرده پنهان کاری از زندگی مردمانی که مدت هاست عرصه تاریخی را ترک کرده اند، برداشته شود.

چنین مردمانی شامل مردم پازیریک باستانی هستند: گورهای "یخ زده" این فرهنگ که قدمت آنها از اواخر قرن چهارم - آغاز قرن سوم است. قبل از میلاد مسیح e.، در دهه 1990 کشف شدند. در فلات Ukok جمهوری آلتای (Polosmak, 1994, 2001؛ Molodin, 2001). در تاریخ باستان شناسی، چنین تدفین هایی نشان دهنده یک یافته واقعاً نادر و گرانبها است، زیرا تمام محتویات گورها، از جمله مومیایی های انسانی و اشیاء ارگانیک، کاملاً در ضخامت یخ های باستانی حفظ شده است. از جمله یافته‌های شگفت‌انگیز تپه‌های پازیریک، مو و ناخن افراد مدفون که ترکیب عنصری آن‌ها می‌تواند مانند حلقه‌های سالانه یک درخت، نوعی وقایع "شیمیایی" زندگی آنها باشد، قابل توجه است.

داده‌های حاصل از تجزیه و تحلیل موهای پازیریک‌های باستانی از محل دفن Ak-Alakha 3 و Verkh-Kaldzhin 2 محتوای مس غیرطبیعی و نسبت مس / روی را در برابر پس‌زمینه تنوع جنسی و سنی زیاد نشان داد (Polosmak et al., ترونوا، زوروا، 2010). کمترین غلظت این عنصر در کودکان و بیشترین در مردان ثبت شد. همانطور که مشخص است، مس اضافی در بدن می تواند مشکلات سلامتی جدی مانند دیابت، آترواسکلروز، بیماری کبد، بیماری آلزایمر و سایر اختلالات عصبی را تحریک کند. ممکن است این عامل به امید به زندگی مردم پازیریک کمک کرده باشد که ظاهراً از چهل سال تجاوز نکرده است.

اما این مس اضافی از کجا آمده است؟ بر اساس داده‌های موجود، این فرضیه مطرح شد که دلیل این پدیده نه در شرایط محیطی، بلکه در سنت فرهنگی دود کردن کنف از دستگاه‌های بخور برنزی است که با تجزیه و تحلیل کنف از یک دستگاه بخور کشف شده در یکی از دستگاه‌های بخور، تأیید شد. تپه های بزرگ پازیریک با استنشاق بخار حشیش، افراد به تدریج با بخار مس مسموم شدند و غلظت بیشتر مس در موهای مردان نشان دهنده دفعات بیشتر و طول مدت سیگار کشیدن در طول زندگی آنهاست.

نتایج کاملاً متفاوتی هنگام تجزیه و تحلیل مو و سایر مواد آلی از تپه‌های تدفین Xiongnu در کوه‌های Noin Ula در شمال مغولستان به دست آمد. در این نمونه ها افزایش غلظت تعدادی از فلزات یافت شد: مس، آهن، منگنز. بر خلاف گورهای "یخ زده" مردم پازیریک، تمام اشیای تدفین شیونگنو برای مدت طولانی در خاک رس دریاچه مایع مورد استفاده در ساخت تپه قرار داشتند. مطالعات پیچیده با استفاده از تعدادی تکنیک با استفاده از تابش سنکروترون نشان داد که در این مورد، در یک محیط مرطوب، انتقال عناصر شیمیایی از اجسام فلزی به مواد آلی واقع در نزدیکی وجود دارد (Trunova و همکاران، 2014؛ 2015).

از آخرین پیشرفت های ما می توان به ایستگاه "مترولوژی" "COSMOS" که برای آزمایش تجهیزات ماهواره ای طراحی شده است و "FLAME" که به طور مشترک با موسسه سینتیک شیمیایی و احتراق نووسیبیرسک SB RAS ایجاد شده است و برای انجام تحقیقات در مورد طراحی شده است، اشاره کرد. واکنش های شیمیایی سریع مانند احتراق.

با این حال، جایگاه BINP در "جهان تابش سنکروترون" به نقش یک شرکت کننده ساده محدود نمی شود - تا حدی او سازنده فعال آن نیز می باشد. BINP عملاً به یک انحصار جهانی در ایجاد تکان دهنده های ابررسانا تبدیل شده است - آهنرباهای چند قطبی که یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد می کنند که در شکاف های مستقیم دستگاه های ذخیره الکترون برای افزایش شدت تابش نصب می شوند. در عین حال، فیزیکدانان و مهندسان نووسیبیرسک کل چرخه تولید این دستگاه بسیار پیچیده را از توسعه و تولید گرفته تا آزمایش و مونتاژ در محل ارائه می دهند. امروزه بیش از 20 تکان دهنده نووسیبیرسک در سراسر جهان از استرالیا و برزیل گرفته تا آمریکا کار می کنند. این مؤسسه تقریباً برای تمام مراکز تشعشعات سنکروترون جهان، از جمله ژاپن، دستگاه‌های ابررسانا را توسعه، تولید و عرضه کرده است. بهار-8، ایتالیایی ELETTRA، کانادایی CLSسینکروترون های برزیل و استرالیا و تنها منبع تخصصی تشعشع سینکروترون در روسیه - سینکروترون کورچاتوف در مسکو.

اکنون گروه مؤسسه‌ای که روی ویگلرها کار می‌کند، دوباره بر تولید موج‌سوزها - دستگاه‌های ابررسانا با تعداد زیادی قطب و میدان مغناطیسی کم تمرکز کرده است. بر خلاف ویگلرها، در این دستگاه ها تابش از قطب های منفرد در حالت منسجم رخ می دهد، به همین دلیل می توان تابش تک رنگ با روشنایی طیفی به طور قابل توجهی بالاتر به دست آورد. همه مراکز مدرن به چنین دستگاه هایی علاقه مند هستند. به عنوان مثال، یک توافق اولیه برای کار مشترک در این زمینه با انگلیسی ها منعقد شد DLS.

مشکل اصلی مرکز سیبری برای تشعشعات سنکروترون و تراهرتز نبود منبع تخصصی SR خود بوده و هست، در حالی که طی ده سال گذشته حداقل پنج (!) گزینه مختلف برای ایجاد آن پیشنهاد شده است. تمام اجزای لازم برای این کار، مانند تجربه، فناوری و تولید، در BINP موجود است. فقط تامین مالی برنامه ریزی شده وجود ندارد.

باید گفت که آخرین نسخه منبع جدید با تمام نسخه های قبلی (و رد شده) تفاوت دارد که تا حد امکان مقرون به صرفه است. این پروژه امکان استفاده از یک تونل موجود را فراهم می کند، جایی که VEPP-3 در حال حاضر در آن قرار دارد. همچنین برنامه‌ریزی شده است تا سالن آزمایشی موجود را که در آن ایستگاه‌های کاربری جدید قرار خواهد گرفت، گسترش دهیم. برنامه ریزی شده است که از یک تکان دهنده ابررسانا و یک جفت آهنربای دوقطبی ابررسانا به عنوان دستگاه تابش استفاده شود: ساختار مغناطیسی ویژه حلقه، فشردگی شدید را با توانایی بهینه سازی روشنایی پرتوها ترکیب می کند.

امروزه مرکز سیبری برای تشعشعات سینکروترون و تراهرتز 12 ایستگاه تشعشع سنکروترون و 4 ایستگاه تشعشع تراهرتز را اداره می کند. اهداف و اهداف اصلی مرکز انجام تحقیقات بنیادی و کاربردی در فیزیک، شیمی (شامل کاتالیزور)، زیست شناسی، پزشکی، بوم شناسی، زمین شناسی، علم مواد و همچنین توسعه روش ها و فناوری های جدید و ایجاد رشته های تخصصی می باشد. منابع تشعشعی و ایستگاه های آزمایشی جدید

در خاتمه متذکر می شوم که طی دهه های گذشته، علاقه به تحقیقات انجام شده در تقاطع علوم به شدت در جهان افزایش یافته است و در مرکز دانشگاهی ما نوعی جامعه علمی چند رشته ای شکل گرفته است که پژوهشگران موسسات را متحد می کند. شهرک آکادمیک نووسیبیرسک و سایر مراکز علمی. علاقه زیاد این متخصصان به تحقیقات انجام شده با استفاده از SR، جریان بی پایانی از مواد تحقیقاتی، دفاعیات، انتشارات و البته استفاده بسیار مؤثر از همه روش ها و تاسیسات موجود را تضمین می کند. دانشگاه ایالتی نووسیبیرسک نیز باید به منبع جدید SR علاقه مند باشد: دانشجویان همه تخصص های علوم طبیعی می توانند در مرکز سنکروترون ما کارآموزی انجام دهند، همانطور که در بسیاری از دانشگاه های دیگر در جهان انجام می شود.

BINP مدت‌هاست که این حق را به دست آورده است که «کفش‌ساز بدون چکمه» نباشد و مرکز سیبری برای تشعشعات سنکروترون و تراهرتز، منبع تخصصی SR خود را دریافت کند، که به آن نیاز فوری دارد. و اکنون برای این کار تنها چیزی که نیاز داریم بودجه متمرکز برنامه ریزی شده و اراده سیاسی است. با وجود همه چیز، ما خوش بین هستیم و به آینده ایمان داریم.

گرز یا دسته تابوت؟

درباره نویسندگان

ناتالیا ویکتورونا پولوسماک- عضو مسئول آکادمی علوم روسیه، دکترای علوم تاریخی، پژوهشگر ارشد در موسسه باستان شناسی و قوم نگاری SB RAS (نووسیبیرسک). برنده جایزه دولتی فدراسیون روسیه (2004).

کنستانتین ادواردوویچ کوپر- کاندیدای علوم فیزیک و ریاضی، پژوهشگر ارشد موسسه فیزیک هسته ای به نام. G.I. Budkera SB RAS و مرکز استفاده جمعی مشترک "مرکز سیبری برای تابش سنکروترون و تراهرتز" (نووسیبیرسک).

قدرت نفوذ بالای تابش اشعه ایکس ابزاری منحصر به فرد برای مطالعه اجسام بدون تخریب آنها در اختیار محققان قرار داده است، بنابراین چنین مطالعاتی اغلب تنها راه مطالعه ساختار درونی اشیاء در زمینه های علمی مانند پزشکی، زمین شناسی، باستان شناسی و غیره است. میکروسکوپ اشعه ایکس نیز امکان به دست آوردن اطلاعات در مورد ساختار یک جسم با وضوح میکرون و زیر میکرون را در کسری از ثانیه فراهم کرده است. در موسسه فیزیک هسته ای. میکروسکوپ اشعه ایکس Budker SB RAS (نووسیبیرسک) با استفاده از تابش سنکروترون در دهه 1970 شروع به مطالعه کرد، اما نصب آزمایشی "میکروسکوپ فاز کنتراست اشعه ایکس و میکروتوموگرافی" بر اساس آشکارسازهای دیجیتال مدرن و عناصر نوری اشعه ایکس، که افزایش قابل توجه وضوح فضایی را ممکن کرد، از سال 2005 شروع به کار کرده است.

با استفاده از مجموعه ای از تکنیک ها، از جمله میکروسکوپ اسکن اشعه ایکس و الکترون، و همچنین تجزیه و تحلیل ساختاری اشعه ایکس، یکی از مرموزترین اشیاء کشف شده در تپه های تدفین Xiongnu مورد مطالعه قرار گرفت - میله های مسی عظیم با انتهای گرد.

اولین محقق تپه های تدفین Noin-Ula ، P.K. بعداً A. N. Bernshtam و پس از او S. I. Rudenko آنها را باشگاه های "چی" برنزی در نظر گرفتند - سلاح هایی برای نبرد نزدیک که شرح آن در منابع مکتوب چینی موجود است (Rudenko, 1962). اخیراً بر اساس نتایج حفاری‌های یک تپه Xiongnu در دره Tzaram در Transbaikalia، پیشنهاد شده است که این میله‌ها "نرده‌هایی" هستند که با کمک "طناب‌های چرمی که برای آن آهن وجود دارد" به دیواره‌های تابوت وصل می‌شوند. حلقه هایی با سنبله به داخل تابوت رانده شد» (مینایف، 2010، ص 18). تا به امروز، بسیاری از باستان شناسان با این نظر موافق بوده اند، اگرچه تا به امروز برخی از محققان همچنان این آثار را به عنوان اقلامی از تسلیحات Xiongnu در نظر می گیرند: "با چنین گرز می توان ضربه ای خیره کننده به سر دشمن وارد کرد" (Nikonorov, Khudyakov). ، 2004، ص 64).

کاوش‌های تپه‌های نوین اولا، که در سال‌های اخیر انجام شده، روشن نشده است، بلکه فقط وضعیت را پیچیده کرده است. بدین ترتیب در سال 2012 میله مسی مشابهی در کف اتاق دفن داخلی زیر لایه ای از منسوجات ابریشمی پیدا شد. و اگرچه تابوت به طور کامل در این تپه حفظ شد، اما هیچ اثری از سوراخ یا حلقه های آهنی بر روی دیوارهای آن یافت نشد (Polosmak et al., 2013). با این حال، در مورد سایر یافته‌های شناخته شده تابوت در گورهای Xiongnu، آثاری از نرده‌های بست روی دیواره‌های تابوت یافت نشد، اگرچه میله‌های فلزی مشابه تقریباً در تمام تدفین‌های نخبگان اشراف Xiongnu یافت می‌شود.

تشخیص این اشیاء به عنوان نرده های تابوت به هیچ وجه این واقعیت را توضیح نمی دهد که از یک فناوری بسیار پیچیده برای ساخت آنها استفاده شده است: در زیر پوسته برنز بیرونی آنها یک هسته آهنی را پنهان می کنند که توسط S. I. Rudenko ذکر شده است. علاوه بر این، تنها میله های آهنی نازک بدون پوسته مسی در دو تدفین یافت شد (Polosmak, Bogdanov, 2009؛ Treasures.., 2011). نویسندگان آخرین یافته پیشنهاد کردند که "این میله آهنی ممکن است مربوط به میله های آهنی با روکش برنزی باشد که در دیگر تدفین های نخبه Xiongnu یافت می شود، اما هدف این میله ها هنوز مورد بحث است" (Miller et al., 2009, p. 309). .

مطالعه یافته‌های منحصربه‌فرد با استفاده از تشعشعات سنکروترون نشان داد که مس پوشاننده مصنوع با ریختن از مذاب در قالب ریخته‌گری رسوب می‌کند، همانطور که رسوبات داخل محصول نشان می‌دهد. ساختار متخلخل پوسته عملاً انجماد آنی مس در بدنه بوته ریخته گری را نشان می دهد. در این حالت، میله فولادی داخلی در انتهای قالب ریخته گری بین دو صفحه چدن بسته می شد.

بر اساس آنالیز پراش اشعه ایکس در میله فولادی داخلی، نسبت فازهای سمنتیت (کاربید آهن Fe 3 C) و فریت (α-Fe) و بر این اساس، محتوای کربن در میله فولادی تعیین شد که متغیر بود. در محدوده 0.1-0.4٪. جهت گیری کاملاً چند جهته کریستالیت های فریت و سمنتیت نشان دهنده عدم وجود تنش های مکانیکی در نمونه است.

ناخالصی های کوچک (کمتر از 0.1٪) منگنز، نیکل و مس در هسته فولادی و ناخالصی های کوچک نقره (0.5٪)، سرب (0.3٪)، آنتیموان و قلع (بیش از 0.1٪) یافت شد. وجود این ناخالصی ها برای سنگ معدن آهن و مس کاملاً معمول است.

ریزانخال‌های سولفید مس (Cu2S) به شکل ذوب شده گرد با اندازه‌های مشخصه 20-30 میکرومتر در پوسته مس مشاهده شد. سولفید مس در طبیعت به شکل کانی کالکوسیت رایج است که ظاهراً به عنوان سنگ معدن استفاده می شد. برای به دست آوردن مس از سنگ معدن کالکوسیت خرد شده، تصفیه اکسیژن در دماهای 1200-1300 درجه سانتیگراد مورد نیاز است که نیاز به تولید متالورژی پیچیده ای دارد، از جمله کوره مجهز به دم (Hauptmann, 2000).

ریز انکلوژن های یافت شده در نمونه های فولادی (ووستیت، فایالیت و کوارتز آمورف شده) نشان دهنده بقایای سرباره و مشخصه تولید سنگ آهن هستند (بوچوالد و همکاران، 2000). فایالیت به صورت یک فاز تبلور مجدد از مذاب با ناخالصی های اکسیدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی وجود دارد و از آنجایی که نقطه ذوب آن در محدوده 1100-1200 درجه سانتیگراد قرار دارد، این واقعیت نشان می دهد که آهن در زیر به دست آمده است. شرایط دمایی مشابه مس

همه اجزاء دارای جهت مشخصی در امتداد میله هستند که بدیهی است به دلیل جهت آهنگری میله فولادی است. به طور معمول، هنگام ساخت آهن فرفورژه، عمدتاً قسمت بیرونی آن کربن است، بنابراین محتوای کربن فولاد جهت مشخصی دارد و در مرکز قطعه ساخته شده می افتد. با این حال، در مورد ما این مورد مشاهده نمی شود، بنابراین می توانیم فرض کنیم که میله از یک جسم فولادی دیگر ساخته شده است.

متأسفانه، حتی چنین اطلاعات دقیقی در مورد این آثار مرموز نیز امکان تعیین دقیق هدف آنها را فراهم نمی کند. جالب است که چنین اشیایی دو فلزی در هیچ یک از تدفین هان در چین یافت نشد و در منابع مکتوب چینی از «دسته های تابوت» خبری نیست. بنابراین، این امکان وجود دارد که آنها منحصراً متعلق به فرهنگ Xiongnu بوده و فقط برای آنها ساخته شده باشند. از سوی دیگر، هدف از این اقلام می‌تواند کاملاً سودمند باشد: تابوت‌ها با استفاده از یک وینچ به داخل چاه‌های عمیق قبرهای نخبگان فرو می‌رفتند و شاید این اقلام بخشی از ساختار ساخته شده از طناب و کمربند بودند که تابوت را در موقعیت مورد نظر پس از نصب تابوت در اتاق تدفین، میله ها به همراه تسمه ها در کنار آن باقی ماندند. در بسیاری از فرهنگ ها، تمام اشیاء مورد استفاده در مراسم تشییع جنازه در قبر باقی می مانند - بازگشت آنها به دنیای زندگان خطرناک تلقی می شود.

ادبیات
1. Kozlov P.K. خاطرات سفر مغول-تبت 1923-1924 // میراث علمی. T. 30. سن پترزبورگ: Nauka، 2003. 1037 ص.
2. رودنکو S.I. فرهنگ گورستان هون ها و نوین-اولا. م. L.: انتشارات آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1962. 203 ص.
3. Polosmak N.V.، Bogdanov E.S.، Tsevendorzh D. Twentith Noin-Ula mould. نووسیبیرسک: اینفولیو، 2011. 184 ص.
4. Polosmak N.V., Bogdanov E.S. مطالعه تپه Noin-Ula شماره 31 (مغولستان شمالی) // مشکلات باستان شناسی، مردم نگاری، مردم شناسی سیبری و سرزمین های مجاور. مطالب جلسه سالانه موسسه باستان شناسی و قوم نگاری SB RAS. نووسیبیرسک: انتشارات IAET SB RAS، 2009. T. XV. صص 372-376.

یک ذره باردار که در یک میدان مغناطیسی خارجی حرکت می کند تحت تأثیر نیروی لورنتس شتاب را تجربه می کند

و تشعشع می کند. در سال 1907، فیزیکدان آلمانی شات اولین کسی بود که به احتمال چنین تشعشعی اشاره کرد. اما تنها در سال 1944 بود که فیزیکدانان شوروی، ایواننکو و پومرانچوک، نظریه تابش الکترون در میدان مغناطیسی را ایجاد کردند. بلوویت آمریکایی (1946)، که فروپاشی مدار دایره‌ای الکترون‌ها را ثبت کرد، و شاگردش هابر (1947)، که اولین کسی بود که نور الکترون‌های شتاب‌گرفته در یک سنکروترون را به‌طور بصری مشاهده کرد، به‌طور تجربی کشف شد. از این رو نام - تشعشع سنکروترون (SR). با توسعه فناوری پرتوهای برخوردی (نگاه کنید به § 13)، پوزیترون (دومین منبع تابش سنکروترون) یک "شرکت کننده" فعال در آزمایش های فیزیکی شد.

اجازه دهید خواص اساسی تابش یک ذره فرانسبیتی را در نظر بگیریم که در یک مدار دایره ای در یک میدان مغناطیسی یکنواخت (برای سادگی) حرکت می کند. شتاب (134.1) در امتداد شعاع و برابر است

که در آن بردار واحد است، شعاع مداری، فرکانس چرخش، و بار و تکانه ذره است. برای توصیف تابش از نتایج § 133 استفاده خواهیم کرد.

توزیع زاویه ای تابش جهت گیری تیز دارد: حداکثر تابش در جهت سرعت قرار دارد و برابر است با

شدت تابش کل

و در هر دور، ذره انرژی خود را از دست می دهد

به استثنای از اینجا دریافت می کنیم

فرمول (134.6) را می توان از برآوردهای ساده با استفاده از (134.3) به دست آورد. در واقع، با توجه به اینکه نزدیک به حداکثر است

تشعشعات را پیدا خواهیم کرد

تلفات SR امکان ایجاد شتاب دهنده های الکترونی حلقوی (حلقه ای) را در انرژی های بالا محدود می کند. به عنوان مثال، در حلقه ذخیره الکترون-پوزیترون VEPP-4، ذرات با انرژی 5 GeV در هر دور تلف می شوند (شعاع انحنای مدار MeV است. این بدان معنی است که با جریانی در پرتوهای 20 میلی آمپر، توان از حفره های شتاب دهنده 31 کیلووات برای حفظ انرژی ذرات مصرف می شود در بزرگترین حلقه ذخیره الکترون پوزیترون که در مرکز بین المللی تحقیقات هسته ای (سرن، سوئیس) ساخته می شود، انرژی ذرات به 50 خواهد رسید. محیط این دستگاه ذخیره سازی 30 کیلومتر است. اتلاف انرژی یک ذره در هر دور حدود 150 مگا ولت است که باعث می شود تا حجم این حلقه ها به سرعت افزایش یابد تلفات انرژی با این حال، جبران درجه چهارم وابستگی به انرژی از این طریق یک موضوع نسبتاً ناامیدکننده است و ظاهراً محدودیت فنی برای چنین سازه هایی است. احتمال دیگر شتاب دهنده های خطی الکتروپ ها و پوزیترون ها است که در آنها تلفات تابشی عملا وجود ندارد.

برای روشن شدن ماهیت قطبش SR، از فرمول (121.4) استفاده می کنیم که از آن، چه زمانی

با معرفی یک سیستم مختصات کروی با یک محور قطبی در امتداد V، یک زاویه قطبی و یک زاویه ازیموتال که از جهت اندازه گیری می شود، یک عبارت تقریبی به دست می آوریم.

شعاع لارمور ذره کجاست و از رابطه استفاده می شود: حداکثر میدان و تابش در جهت سرعت و عرض مشخصه تابش است.

نمونه ای از وابستگی میدان تابش سنکروترون به زمان مشاهده در شکل 1 نشان داده شده است. XI.2 (نگاه کنید به بند 78). زیرا یافتن وابستگی ضروری است (به کار 1 مراجعه کنید).

وظیفه 1. در صورتی که نقطه مشاهده در صفحه مداری باشد، رابطه بین زمان تابش و زمان را بیابید.

با استفاده از روابط (133.14) می نویسیم

توجه داشته باشید که انتگرال

جایی که با (134.7) تعریف می شود، زیرا یک میدان ثابت نمی تواند به عنوان کاهش یابد. بررسی میدان تابش در صفحه مداری آسان است:

اجازه دهید اکنون ویژگی های طیفی SR را مورد بحث قرار دهیم. از آنجایی که تابش در زاویه زمانی قرار دارد که در طی آن ذره در یک جهت معین ساطع می کند، پس مدت زمان پالس تابش در نقطه مشاهده برابر است با

در طول زمان انتشار، ذره از امتداد مدار یک قطعه عبور می کند

که طول تشکیل SI است. بنابراین تمام روابط قبلی به شرط آن معتبر است

در حالت اولترانسبیتی، این شرط همیشه به خوبی ارضا می شود.

طیف یک پالس تابش سنکروترون پیوسته است، مانند هر میدان پالسی. طیف گسسته در طول چرخش ثابت ذره به دلیل نوسانات انرژی کوانتومی و وابستگی فرکانس چرخش به انرژی ذره "لکه‌دار" می‌شود. بنابراین، فقط هارمونیک های پایین فرکانس گردش را می توان در واقع مشاهده کرد.

عرض طیف SR را می توان از مدت زمان پالس تخمین زد (134.10):

فرکانس مشخصه SI کجاست. محاسبه نشان می دهد که طیف توان SR با عبارات مجانبی زیر توصیف می شود:

الکترون‌ها و پوزیترون‌ها در سینکروترون‌ها و حلقه‌های ذخیره‌سازی مدرن دارای مسیرها و انرژی‌هایی هستند که بخش قابل توجهی از توان SR آنها در ناحیه نور مرئی قرار دارد. در مثال های بالا از VEPP-4 و LEP، حداکثر طیف SR تقریباً در همان طول موج می افتد. با این حال، به دلیل واپاشی آهسته طیف به منطقه ای با طول موج های طولانی تر، نور حتی از یک الکترون به وضوح قابل مشاهده است. بنابراین، به طور گسترده ای برای نظارت بر حرکت ذرات در شتاب دهنده ها استفاده می شود. جالب است که اکنون شتاب دهنده های پروتون به چنین پارامترهایی رسیده اند که در آن SR از پروتون ها قابل توجه می شود. بنابراین، در Tevatron (Fermilab، ایالات متحده آمریکا) شعاع مداری 1 کیلومتر است و در انرژی حداکثر SR آنها در طول موج سانتی متر قرار دارد و تلفات در هر دور 6 eV خواهد بود.

در حلقه ذخیره، ذرات در امتداد یک مدار تعادل حرکت می کنند که در ساده ترین حالت به شکل دایره است. تحت تأثیر انواع مختلف اختلالات، ذرات می توانند از مدار تعادل خود منحرف شوند. به عنوان مثال، این امر در نتیجه پراکندگی روی اتم های گاز باقیمانده رخ می دهد، اگرچه چگالی آن در دستگاه های ذخیره سازی مدرن بسیار کم است (فشار کاری حدود 10-1 درجه تورر است، طول عمر چگالی یک ذره چندین ساعت است، و اغلب دقیقاً با پراکندگی در زوایای بزرگ تعیین می شود، در نتیجه، ذره به دیواره های محفظه خلاء برخورد می کند این نوسانات عرضی یا "بترون" به "سفتی" سیستم فوکوس بستگی دارد و در اینجا تابش سنکروترون برای الکترون ها و پوزیترون ها وارد می شود، که باعث می شود آنها به طور دقیق در امتداد یک مدار تعادل حرکت کنند میرایی تابشی نوسانات رخ می دهد، در این حالت، میانگین اتلاف انرژی (تغییر در مولفه مماس بر مدار) توسط سیستم شتاب دهنده دستگاه ذخیره سازی منجر به این واقعیت می شود که یک اندازه متوسط ​​معین، ثابت در زمان است. در پرتو ذرات استقرار یافته است (شکل. XXII.3).

مسئله 2. زمان واپاشی تابشی نوسانات بتاترون یک الکترون در حلقه ذخیره را بیابید. فرکانس نوسان فرکانس چرخش الکترون

با استفاده از عبارت (132.13) برای نیروی ترمز، معادله نوسانات عرضی (بتاترون) الکترون را به شکل می نویسیم.

از این رو، در تقریب اصطکاک کم، زمان میرایی نوسانات است

(برای مشاهده اسکن کلیک کنید)

برنج. XXII.3. تابش سینکروترون از دسته ای از الکترون ها (پوزیترون ها) در حلقه ذخیره سازی VEPP-2 در موسسه فیزیک هسته ای، شعبه سیبری، آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی.

انرژی ذرات 200 مگا ولت شعاع مداری 1.5 متر: الف - حالت تعادل پرتو، ج - نوسانات عرضی در پرتو در امتداد یک (b) و دو (c) درجه آزادی برانگیخته شده و غیرخطی با دامنه زیاد (برای تحریک نوسانات) ، پرتو "ضربه" است » میدان الکتریکی ضربانی عرضی، مدت زمان پالس کمتر از دوره گردش الکترون است). - یک تغییر پرش مانند در شدت تابش در شدت کم دسته - هر پرش مربوط به از دست دادن یک الکترون پراکنده بر روی اتم های گاز باقی مانده است (روش کالیبراسیون SI).

در شکل XXII.3 عکس‌هایی از الکترون‌ها و پوزیترون‌های «درخشنده» را ارائه می‌کند که نوسانات عرضی را در یک حلقه ذخیره‌سازی با پرتوهای الکترون-پوزیترون VEPP-2 در حال برخورد انجام می‌دهند (BINP SB AN اتحاد جماهیر شوروی، 1967).

تا اینجا در مورد تابش یک ذره بحث کردیم. بیایید در نظر بگیریم که اگر ذره ای در مدار باشد، ماهیت تابش چگونه تغییر می کند. بگذارید خیلی بزرگ باشد و ذرات کاملاً به طور مساوی در یک مدار دایره ای توزیع شوند. سپس سیستم به صورت منتشر می شود

(نگاه کنید به § 126)، به عنوان مثال، چنین پرتو حلقوی متقارن از ذرات عملا تابش نمی کند. با این حال، در یک پرتو واقعی نوسانات چگالی وجود دارد که در آن تعداد ذرات در حجم معینی از پرتو است. بدیهی است که میدان های این نوسانات (انحرافات تصادفی از میانگین) در فازهای تصادفی جمع می شوند، به طوری که شدت کل تابش متناسب با تعداد ذرات است. این یک مورد معمول از تشعشعات نامنسجم است، زمانی که میدان ها نیستند، بلکه شدت ها هستند. اگر ذرات در یک توده بسیار کوچک جمع آوری شوند، تابش را می توان افزایش داد - توده به طور منسجم ساطع می کند و با تعداد ذرات رشد می کند.