Ученые Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН научились управлять рентгеновским лучом с помощью ультразвуковых колебаний в кристалле кварца.

Обычно управление такими параметрами рентгеновского пучка, как интенсивность, пространственное и спектральное распределение, фокусное расстояние происходит посредством различных механических систем, изменяющих положение отдельных элементов, что серьезно ограничивает точность и скорость измерений при проведении экспериментов. Однако было обнаружено, что этими параметрами можно управлять с помощью возбуждения ультразвуковых колебаний в кристалле кварца, через который проходит рентгеновское излучение. К примеру, продольные, возбуждаемые «по длине» кристалла ультразвуковые колебания меняют пространственное положение рентгеновского пучка, а поперечные, «по толщине», влияют на его интенсивность. Но что будет, если в кристалле возбудить оба вида колебаний одновременно?

Рентгенооптическая схема экспериментальной установки.

В проведенном эксперименте рентгеновский пучок после монохроматизации (приведению к одной частоте) пропускался через прямоугольный кристалл-резонатор кварца с размерами 38×10×1 мм, на боковые поверхности которого были нанесены две пары электродов для подвода управляющих ультразвуковых сигналов. Производились измерения параметров рентгеновского пучка в условиях одновременного возбуждения резонансных ультразвуковых колебаний в исследуемом кристалле в двух взаимно перпендикулярных направлениях – в продольном (низкочастотные ультразвуковые колебания частотой 132,1 кГц) и в поперечном (высокочастотные ультразвуковые колебания частотой 2,8 МГц).

Полученные результаты показали принципиальную возможность управления параметрами рентгеновского пучка с помощью каждого из типов колебаний. Поперечные колебания позволяют управлять интенсивностью рентгеновского луча, а продольные колебания одновременно дают возможность осуществления контролируемой угловой перестройки пучка. Таким образом, был впервые предложен первый рабочий прототип комбинированного адаптивного элемента рентгеновской оптики.

В исследованиях наряду с представителями Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» РАН участвовали специалисты Института прикладных проблем физики Национальной академии наук Республики Армения и Национального исследовательского Томского политехнического университета.

Подробнее см. в статье «Изучение особенностей дифракции рентгеновских лучей в кристалле кварца, модулированном продольными и поперечными ультразвуковыми колебаниями», Я.А. Элиович, А.Е. Благов, В.Р. Кочарян, А.С. Гоголев, А.В. Таргонский, А.Е. Мовсисян, В.А. Коржов, А.Г. Мкртчян, М.В. Ковальчук, «Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики», 2022, T. 115, № 3-4, стр. 170-175.

Редакция сайта РАН