Рентгеновская микроскопия на основе кристаллов с переменным периодом решетки
Диссертация
Практическая значимость работы определяется тем, что проведенный комплекс исследований дает возможность оптимизации схемы построения экспериментальных установок для рентгеновской микроскопии и томографии, а также возможность оптимизации параметров лазерных импульсов и характеристик мишени при проведении экспериментов по возбуждению ядер в фемтосекундной лазерной плазме. Показано, что при… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА I.
- СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РЕНТГЕНОВСКОЙ МИКРОСКОПИИ
- 1. Современные методы рентгеновской микроскопии
- 2. Ядерные процессы в лазерной плазме
- ГЛАВА II.
- РЕНТГЕНОВСКАЯ МИКРОСКОПИЯ НА ОСНОВЕ АСИММЕТРИЧНОГО БРЭГГОВСКОГО ОТРАЖЕНИЯ
- 1. Принцип рентгеновского микроскопа с использованием асимметричного отражения
- 2. Асимметричная дифракция пространственно ограниченных пучков
- 3. Поиск оптимальной схемы эксперимента
- 4. Расчет параметров кристаллов для экспериментальной установки
- ГЛАВА III. ФОКУСИРОВКА РЕНТГЕНОВСКИХ ПУЧКОВ'
- 1. Искажение профиля пучка вследствие дифракции в свободном пространстве
- 2. Модель дифракции на кристалле с переменным периодом решетки
- 3. Аналитические выражения и приближенные формулы
- 4. Фокусировка ограниченных пучков в крайне асимметричной схеме дифракции
- ГЛАВА IV.
- СПЕКТР ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ФЕМТОСЕКУНДНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
- 1. Постановка задачи
- 2. Эффективность возбуждения ядер
- 3. Спектр интенсивности тормозного излучения
- 4. Статистическая модель возбуждения ядер тормозным излучением фемтосекундной лазерной плазмы
Список литературы
- J. Susini, F. Polack, editor X-Ray Microscopy. 7th International Conference on X-Ray Microscopy- (2003).
- Rose A. Television pickup tubes and the problem of vision, in Advances in Electronics.- V. 1 Boca Raton: CRC Press, academic press, new york edition 1948, pp. 131−166.
- Glaeser R. M. Limitations to significant information in biological electron microscopy as a result of radiation damage // Journal of Ultrastructure Research, V.36, pp.466−482, (1971).
- D. Sayre, R. Feder, D. M. Kim, Spiller E. Potential operating region for ultrasoft x-ray microscopy of biological specimens // Science, V.196, pp.1339−1340, (1977).
- D. Sayre, R. Feder, D. M. Kim, Spiller E. Transmission microscopy of unmodifed biological materials: Comparative radiation dosages with electrons and ultrasoft x-ray photons // Ultramicroscopy, V.2, pp.337−341, (1977).
- R. A. London, M. D. Rosen, Trebes J. E. Wavelength choice for soft x-ray laser holography of biological samples // Applied Optics, V.28, pp.33 973 404, (1989).
- Morrison G. R. X-ray Instrumentation in Medicine and Biology, Plasma Physics, Astrophysics, and Synchrotron Radiation V. 1140 chapter Some aspects of quantitative x-ray microscopy, pages 41−49, Bellingham, Washington 1989.
- Golz P. X-ray Microscopy III chapter Calculations on radiation dosages of biological materials in phase contrast and amplitude contrast x-ray microscopy, pages 313−315 Springer-Verlag, Berlin 1992.
- R. A. London, J. E. Trebes, Jacobsen C. Soft X-ray Microscopy V. 1741 chapter Role of x-ray induced damage in biological microimaging., pages 333 340 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Bellingham, Washington, 1992.
- C. Jacobsen, R. Medenwaldt, Williams S. X-ray Microscopy and Spectromicroscopy chapter A comparison between electron and x-ray microscopy: theoretical considerations Springer-Verlag Berlin, 1997.
- Kirz Janos, Jacobsen Chris Soft x-ray microscopes and their biological applications // Q. Rev. Biophys, V.28, pp.33−130, (1995).
- Колпаков А. В. Динамическая дифракция рентгеновских лучей.- Издательство Московского университета, 1989.
- Shinohara К., Ito A. Radiation damage in soft x-ray microscopy of live mammalian cells //J. Microscopy, V.161, pp.463−472, (1991).
- Schneider G. Rontgenmikroskopie mit Synchrotronstrahlung an warigen biologischen Systemen|experimentelle und theoretische Untersuchungen PhD thesis Universitat Gottingen 1992.
- Okada S. Radiation Biochemistry V. 1 chapter Cells Academic Press New York 1970.
- T. W. Ford, G. F. Foster, Stead A. D. Soft X-ray Microscopy V. 1741 chapter Effects of soft x-ray irradiation on cell ultrastructure, pages 325−332 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Bellingham, Washington 1992.
- Gilbert J. R., Pine J. Soft X-ray Microscopy V. 1741 chapter Imaging and etching: soft x-ray microscopy on whole wet cells, pages 402−408 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Bellingham, Washington 1992.
- P. M. Bennett, C. J. Buckley, Burge R. E. The effect of soft x-radiation on myofibrils // Journal of Microscopy, V.172, pp.109−119, (1993).
- G. F. Foster, C. J. Buckley, Burge R. E. Structural radiation damage to mammalian myofibrils In Aristov V. V., Erko A. I., editors, Proceedings of the 4th International Conference, pp. 246−255 Chernogolovka, Russia September 1994.
- S. Williams, C. Jacobsen, J. Kirz, S. Lindaas, J. van’t Hof, Lamm S. S. Measurements of wet metaphase chromosomes in the scanning transmission x-ray microscope // Journal of Microscopy, V.170, pp. 155−165, (1993).
- Berger M. J., Seltzer S. M. Tables of energy-losses and ranges of electrons and positrons Technical Report 1133 Committee on Nuclear Science, National Research Council, National Academy of Sciences Washington, D.C. 1964.
- Schneider G., Niemann B. Cryo x-ray microscopy: first images of specimens at low temperatures // X-ray Science, V.2, pp.8−9, (1994).
- Reimer L. Transmission electron microscopy: physics of image formation and microanalysis- V. 36 of Springer Series in Optical Sciences Berlin: Springer-Verlag, 3 edition 1993.
- Schneider Gerd X-ray microscopy: methods and perspectives // Anal Bioanal Chem, V.376, pp.558−561, (2003).
- Michette A. G. Optical Systems for Soft X Rays.- New York: Plenum, 1986.
- Schmahl G. Vacuum Ultraviolet Radiation Physics chapter Holographic structures for applications in the vacuum ultraviolet and soft x-ray region, pages 667−681 Pergamon/Vieweg, London, 1974.
- Attwood D. X-ray optics, microscopy and lithography in berkeley In Aristov V. V., Erko A. I., editors, X-ray Microscopy IV pages 20−34, 1994.
- Charalambous P., Firsov. A. Optimization of the process parameters for the fabrication of high resolution diffraction optical elements In Aristov V. V., Erko A. I., editors, X-ray Microscopy IV pages 510−517, 1994.
- C. David, J. Thieme, P. Guttmann, D. Rudolph, G. Schmahl Electron beam generated phase zone plates with 30 nm zonewidth for high resolution x-ray microscopy // Journal of Optics, V.23(6), pp.255−258, (1992).
- Maser J., Schmahl G. Coupled wave description of the diffraction by zone plates with high aspect ratios // Optics Communications, V.89, pp.355 362, (1992).
- В. В. Аристов, JI. Г. Шабелышков, С. M. Кузнецов, M. В. Григорьев Рентгеновская оптика преломления: планарные киноформные профили В Рентгеновская оптика 99, материалы рабочего совещания, Нижний Новгород стр. 179−184, Нижний Новгород, март 1999.
- Аристов В.В., Ерко А. И. Рентгеновская оптика- Москва, Наука, 1991.
- Aristov V.V., Snigirev A. A., Yunkin V. A., Ishikava Т., Kikutu S. // Phys. Res., A, V.308, рр.413−417, (1991). Nucl. Instrum. Meth.
- И. А. Щелоков, А. С. Кандаков, Д. В. Иржак, М. Брюнель, Р. Тукулу Второе поколение френелевских зонных пластинок скользящего падения В Рентгеновская оптика 99, материалы рабочего совещания стр. 156 165, Нижний Новгород, март 1999.
- Witt P. Preparation and thinning of sputtered sliced zone plates. In X-Ray Microscopy IV Proc. Of the 4-th Int. Conf pages 500−503 Chernogolovka, Russia 1993.
- Kirkpatrick P., Baez A. V. Formation of optical images by x-rays // Journal of the Optical Society of America, V.38, pp.766−774, (1948).
- Wolter H. Spiegelsysteme streifenden einfalls als abbildende optiken fur rontgenstrahlen // Ann. Phys., V.10, № 286 pp.94−114, (1952).
- C. Bergemann, H. Keymeulen, Veen J.F. Focusing x-ray beams to nanometer dimensions // Physical Review Letters, V.91, № 20 pp.204 801, (November 2003).
- A. Jarre, C. Ollinger, J. Seeger, R. Tucoulou, T. Salditt Two-dimensional hard x-ray beam compression by combined focusing and waveguide optics // Physical Review Letters, V.94, pp.74 801, (2005).
- J. Voss, C. Kunz, A. Moewes, G. Roy, H. Sievers, I. Storjohann, H. Wongel A scanning soft x-ray microscope with an ellipsoidal focusing mirror // Journal of X-ray Science and Technology, V.3, pp.85−108, (1992).
- J. Voss, C. Kunz, A. Moewes, M. Pretorius, A. Ranck, H. Sievers, V. Wedemeier, M. Wochnowski, H. Zhang Soft x-ray microscopy athasylab/desy In Aristov V. V., Erko A. I., editors, X-ray Microscopy IV pp. 103−122,1994.
- Aoki S. Recent developments in x-ray microscopy at the photon factory In Aristov V. V., Erko A. I., editors, X-ray Microscopy IV pp. 35−40, 1994.
- E.-L. Kenneth, A. Stein, C. Kao, D.M. Tennant, F. Klemens, A. Taylor, C. Jacobsen P.L. Gammel, H. Huggies, S. Ustin, G. Bogart, L. Ocola Singleelement elliptical hard x-rays micro-optics // Optics Express, V. ll, № 8-pp.919−926, (2003).
- Панесса-Уоррен Рентгеновская оптика и микроскопия chapter Биологические применения контактрой рентгеновской микроскопии, стр. 359−374 Москва, Мир 1987.
- Polack F., Lowenthal S. Photoelectron microscope for x-ray microscopy and microanalysis // Review of Scientific Instruments, V.52, pp.207−212, (1981).
- R. L. Davies, J. K. Pye Development in contact x-ray microscopy in biological research // Journal of Microscopy, V.138, pp.293−300, (1985).
- G. D. Guttmann, M. S. Mendonca, J. S. Wain Imagining living cho-scl cells by soft x-ray contact microscopy In X-ray Microscopy III Proc. Of 3-rd Int. Conf. pp. 451−454 London Septeber 1990.
- О. П. Братов, И. П. Жижин, Н. И. Комяк, В. Г. Лютцау Аппаратура и методы рентгеновского анализа Гл. Рентгеновский теневоймикроскоп МИР-1. Аппаратура и методы рентгеновского анализа, стр. 3−13, № 4. 1969.
- Т. Н. Lin, G. Wang, Cheng Р. С. X-ray Microscopy III V. 67 of Springer Series in Optical Sciences chapter A multiple cone-beam projection algorithm for x-ray microtomography, pp. 296−300 Springer-Verlag Berlin 1992.
- Zolfaghari A., Trebbia P. 3d reconstruction in conical geometry from data obtained with an x-ray microtomograph In Aristov V. V., Erko A. I., editors, X-ray Microscopy IV pp. 438−449 1994.
- Yu. I. Dudchik, F. F. Komarov, Y. Kohmura, M. Awaji, Y. Suzuki, T. Ishikava Glass capillary x-ray lens fabrication technique and ray tracing calculations // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, V.421, pp.361−364, (1999).
- Schroer C.G., Lengeler B. Focusing hard x rays to nanometer dimensions by adiabatically focusing lenses // Physical Review Letters, V.94, pp.54 802, (February 2005).
- V.V. Aristov, S.M. Kuznetsov, Shabelnikov, V.A. Yunkin, M. Hoifmann, E. Voges X-ray focusing by planar parabolic refractive lenses made of silicon // Optics Communications, V.177, pp.33−38, (April 2000).
- Y. Kagoshima, J. Matsui et. al. Focusing properties of tantalum phase zone plate and its application to hard x-ray microscope In X-ray Microsccopy. Proceedings of the Sixth International Conference pages 41−44 Melville, New York August 2000.
- А. В. Андреев, Б. В. Мчедлишвили, Ю. В. Пономарев, А. А. Постнов, Р. А. Сенин, Т. В. Цыганова Рентгеновская микроскопия с использованием асимметричного отражения от монокристалла // Письма в ЖЭТФ, V.73, т.- стр.205−209, (2001).
- Пинскер 3. Г. Рентгеновская кристаллооптика.- Москва, Наука, 1982.
- Kohra К. In Proceedings of Sixth International Conference jn X-Ray Optics and Microanalysis pp. 35−45, 1972.
- K. Sakamoto, T. Hirano, Usami K. // J. Appl. Phys, V.127, № 27, (1988).
- U. Bonse, F. Busch, R. Pahl, J. Kinney, Q. Johnson, R. Saroyan, M. Nichols X-ray tomographic microscopy of fiber-reinforced materials //J. Materials Science, V.26, pp.4076−4085, (1991).
- Nagata // Res. Nondestruct. Eval., V.4, pp.55, (1992).
- W. J. Boettinger, H. E. Burdette, M. Kuriyama X-ray magnifier // Rev. Sci. Inst., V.50, pp.20−30, (1979).
- Korytar D. Three-dimensional multiple x-ray diffraction In Plenum, editor, Proceedings of the International Conference on Advanced Methods in X-Ray and Neutron Structure Analysis of Materials pages 379−381 New-York 1989.
- Kuriyama M. Hard x-ray microscope with submicrometer spatial resolution // J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol, V.95, pp.559−574, (1990).
- Spal R.D. Submicrometer resolutionhard x-ray holography with the asymmetric bragg diffraction microscope // Physical Review Letters, V.86, № 14.- pp.3044−3047, (April 2001).
- А. Мишетт Оптика мягкого рентгеновского излучения.- Москва, Мир, 1989.
- Шмаль Г., Рудольф Д., editor Рентгеновская оптика и микроскопия-Москва, Мир, 1987
- Андреев А. В. Фокусировка пучков при отражении от кристаллов и многослойных периодических структур с переменным периодом // Письма в ЖЭТФ, V.74, т.- стр.8−11, (2001).
- Андреев А.В., Буше Д., Масселин П., Ожередов И. А., Шкуринов А. П. Компрессия фемтосекундных световых импульсов в тонком одномерном фотонном кристалле // Письма в ЖЭТФ, V.71, стр.539−543, (2000).
- D. Giulietti, L.A. Gizzi X-ray emission from laser-produced plasmas //La rivista del Nuovo Cimento, V.21, № 10, (1998). serie 4.
- K. W. D. Ledingham, R. P. Singhal Applications for nuclear phenomena generated by ultra-intense lasers // SCIENCE, V.300, pp.1107−1111, (2003).
- H.M. Hertz, H. Stollberg, J. de Groot, O. Hemberg, A. Holmberg, S. Rehbein, P. Jansson, F. Eriksson, J. Birch Table-top x-ray microscopy: sources, optics and applications. In X-Ray Microscopy. 7th International Conference on X-Ray Microscopy 2003.
- J de Groot, O. Hemberg, H.M. Hertz Improved liquid-jet laser-plasma source for x-ray microscopy. In X-Ray Microscopy. 7th International Conference on X-Ray Microscopy 2003.
- S.V. Bulanov, V.S. Khoroshkov, A.V. Kuznetsov, F. Pegoraro Oncological hadrontherapy with laser ion accelerators // Physics Letters A, V.299, pp.240−247, (2002).
- H. Schwoerer, R. Sauerbrey, J. Galy, J. Magill, V. Rondinella, R. Schenkel, Butz T. Fission of actinides using a tabletop laser // Europhysics Letters, V.61, m- pp.47−52, (2002).
- F. Floux, L G. Denoeud, G. Piar, D. Parisot, J. L. Bobin, F. Delobeau, Fauquignon C. Nuclear fusion reactions in solid-deuterium laser-produced plasma // Physics Review A, V. l, pp.821−824, (1970).
- J. Zweiback, R. A. Smith, J. H. Hartley, R. Howell, C. A. Steinke, G. Hays, K. B. Wharton, J. K. Crane, Ditmire T. Characterization of fusion burn timein exploding deuterium cluster plasmas // Physics Review Letters, V.85, pp.3640−3643, (2000).
- Gibbon P. Efficient production of fast electrons from femtosecond laser interaction with solid targets // Physical Review Letters, V.73, № 5.-pp.664−667, (1994).
- J. D. Kmetec III, J. J. Macklin, В. E. Lemoff, G. S. Brown, Harris S. E. Mev x-ray generation with a femtosecond laser // Physical Review Letters, V.68, № 10.- pp.1527−1530, (1992).
- M. Schnurer, P. V. Nickles, Th. Schlegel, Sandner W. Hard x-ray emission from intense short pulse laser plasmas // Physics of Plasmas, V.2, № 8.-pp.3106−3110, (1992).
- J. D. Hares, M. H. Key, Lunney J. G. Measurement of fast-electron energy spectra and preheating in laser-irradiated targets // Physical Review Letters, V.42, № 18.- pp.1216−1219, (1979).
- Izawa Y., Yamanaka С Production of 235U by nuclear excitation by electron transition // Physics Letters, V.88 B, № 1−2.- pp.59−61, (1979).
- Арутюнян P.B., Доршаков C.A., Кольцов B.B., Малюта С. А., Поляков Г. А., Римский-Корсаков А.А., Семак В. В., Ткаля Е. В Вероятность образования изомерных ядер U235 в приповерхностной лазерной плазме.-Москва, ЦНИИатоминформ, 1989, — Препринт ИАЭ-4829/2 р.
- Арутюнян Р.В., Стрижов В. Ф., Ткаля А.В Взаимодействие интенсивного лазерного излучения с веществом: возбуждение атомных ядер в горячей лазерной плазме, распад изомерных ядер в интенсивном внешнем поле.-ЦНИИатоминформ, 1989.
- G. Claverie, J. F. Chemin, F. Gobet, F. Hannachi, M. R. Harston, G. Malka, J. N. Scheurer, P. Morel, Meot V. Search for nuclear excitation by electronic transition in 235U // Physical Review C, V.70, pp.44 303, (2004).
- Гречухии Д. П. Солдатов A.A. Возбуждение изомерного уровня 73 эВ, 1/2+ ядра U-235 электронным ударом.- ИАЭ, 1978, — Препринт ИАЭ-2976 р.
- Андреев A.B., Савельев A.B. К возможности возбуждения ядерных переходов в высокотемпературной фемтосекундной плазме.- Издательство Московского университета, 1997, — Препринт физ. ф-та МГУ № 1 р.
- Гречухин Д.П., Солдатов A.A. Возбуждение изомерного уровня U235 (73 эВ, ½+) квантами и электронами.-, 1976, — Препринт ИАЭ-2706 Р
- A.B. Андреев, В. М. Гордиенко, A.M. Дыхне, П. М. Михеев, A.B. Савельев, Е. В. Ткаля, P.A. Чалых, О. В. Чутко Возбуждение низколежащих ядерных уровней в нерелятивистской плотной лазерной плазме // Квантовая электроника, Т.26, № 1- стр.55−59, (1999).
- A.B. Андреев, A.A. Коновко Рентгеновская микроскопия с использованием крайне асиммметричного отражения от кристалла // Вестник МГУ, Серия 3 физика, астрономия, № 5, стр.49−52, (2002).
- Колпаков A.B., Прудников И. Р. Дифракция рентгеновских лучей в сверхрешетках.- Издательство Московского университета, 1992.
- Самарский А., А. Николаев Е. С. Методы решения сеточных уравнений.-Москва, Наука, 1987.
- A.B. Андреев, A.A. Коновко Фокусировка рентгеновского излучения с помощью деформированных кристаллов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования., № 1, стр.28−32, (2003).
- A.B. Андреев, A.A. Коновко Дисперсионные свойства кричсталла с переменным периодом решетки. // Поверхность. Рентгеновские синхротронные и нейтронные исследования, № 1, стр.12−16, (2005).
- A.V. Andreev, A.A. Konovko Specific features of nucleus excitation by x-ray pulsed emission of femtosecond laser plasma In ICONO-LAT 2005 TechnicalDigests, IThV6, p. 70, 2005.