WikiDer > Рентгеновские лучи высоких энергий

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста помоги Улучши это или обсудите эти вопросы на страница обсуждения. (Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны) Эта статья включает в себя список общих Рекомендации, но он остается в основном непроверенным, потому что ему не хватает соответствующих встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшать эта статья введение более точные цитаты. (Февраль 2019 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) Эта статья слишком полагается на Рекомендации к основные источники. Пожалуйста, улучшите это, добавив вторичные или третичные источники. (Февраль 2019 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Рентгеновские лучи высоких энергий или же HEX-лучи очень сложно Рентгеновские лучи, с типичными энергиями 80–1000кэВ (1 МэВ), что примерно на порядок больше, чем у обычных рентгеновских лучей, используемых для Рентгеновская кристаллография (и хорошо в гамма-луч энергии более 120 кэВ). Они производятся на современных синхротронное излучение источников, таких как канал ID15 на Европейский центр синхротронного излучения (ESRF). Основное преимущество - глубокое проникновение в иметь значение что делает их зондом для толстых образцов в физика и материаловедение и позволяет отбирать пробы в воздухе и работать. Углы рассеяния малы, а дифракция, направленная вперед, позволяет легко установить детектор.

Рентгеновские лучи высокой энергии (мегавольт) также используются в лечение рака, используя лучи, генерируемые линейные ускорители для подавления опухолей.^[1]

Преимущества

Рентгеновские лучи высоких энергий (HEX-лучи) от 100 до 300 кэВ обладают уникальным преимуществом по сравнению с обычным жестким рентгеновским излучением, которое находится в диапазоне 5–20 кэВ. ^[2] Их можно перечислить следующим образом:

• Высокое проникновение в материалы благодаря сильно уменьшенному сечению поглощения света. Фотопоглощение сильно зависит от атомного номера материала и энергии рентгеновского излучения. Доступны объемы в несколько сантиметров в стали и миллиметры в содержащих свинец образцах.
• Отсутствие радиационного повреждения образца, которое может привести к несоизмеримости или разрушить химическое соединение, подлежащее анализу.
• В Сфера Эвальда имеет кривизну в десять раз меньшую, чем в случае низкой энергии, и позволяет отображать целые области в обратная решетка, аналогично дифракции электронов.
• Доступ к диффузному рассеянию. Это поглощение, а не ограниченное исчезновение^{[требуется разъяснение]} при низких энергиях при увеличении объема^{[требуется разъяснение]} происходит при высоких энергиях. Завершите 3D-карты на нескольких Зоны Бриллюэна можно легко получить.
• Высокая передача импульса естественным образом доступна из-за большого импульса падающей волны. Это особенно важно для исследований жидких, аморфных и нанокристаллических материалов, а также функция распределения пар анализ.
• Осуществление Осциллограф материалов.
• Простые дифракционные установки благодаря работе на воздухе.^{[требуется разъяснение]}
• Дифракция в прямом направлении для легкой регистрации с помощью 2D-детектора. Прямое рассеяние и проникновение делают среду образцов простой и понятной.
• Незначительные поляризационные эффекты из-за относительно малых углов рассеяния.
• Специальное нерезонансное магнитное рассеяние.
• LLL интерферометрия.
• Доступ к спектроскопическим уровням высоких энергий, как электронным, так и ядерным.
• Нейтроноподобные, но дополнительные исследования в сочетании с высокой точностью пространственного разрешения.
• Поперечные сечения для Комптоновское рассеяние аналогичны сечениям когерентного рассеяния или поглощения.

Приложения

Двумерный порошковая дифракция настройка для рентгеновские лучи высоких энергий. HEX-лучи, входящие слева, дифрагируют в прямом направлении на образце и регистрируют 2D-детектором, таким как электронная матрица.^[2]

Обладая этими преимуществами, HEX-лучи могут применяться для широкого круга исследований. Обзор, который далеко не полный:

• Структурные исследования реальных материалов, таких как металлы, керамика и жидкости. В частности, in-situ исследования фазовых переходов при повышенных температурах вплоть до расплава любого металла. Фазовые переходы, восстановление, химическая сегрегация, перекристаллизация, двойникование и образование доменов - вот лишь несколько аспектов, которые необходимо соблюдать в одном эксперименте.
• Материалы в химической или рабочей среде, такие как электроды в батареях, топливных элементах, высокотемпературных реакторах, электролитах и ​​т. Д. Проникновение и хорошо сколлимированный стержневой луч позволяет фокусировать область и интересующий материал во время химической реакции.
• Изучение «толстых» слоев, таких как окисление стали в процессе ее производства и прокатки, которые слишком толстые для классических экспериментов рефлектометрии. Интерфейсы и слои в сложных средах, таких как интерметаллическая реакция Цинкалюм нанесение поверхностного покрытия на промышленную сталь в жидкой ванне.
• Исследования на месте промышленных процессов разливки легких металлов. Установка для литья может быть установлена ​​на канале пучка и исследована пучком HEX-лучей в реальном времени.
• Объемные исследования монокристаллов отличаются от исследований в приповерхностных областях, ограниченных проникновением обычных рентгеновских лучей. Почти во всех исследованиях было обнаружено и подтверждено, что критические длины рассеяния и корреляции сильно зависят от этого эффекта.
• Комбинация исследований нейтронов и HEX-лучей на одном образце, например изменений контраста из-за разной длины рассеяния.
• Анализ остаточных напряжений в массе с уникальным пространственным разрешением в образцах сантиметровой толщины; на месте в реальных условиях нагрузки.
• Исследования на месте термомеханических процессов деформации, таких как ковка, прокатка и экструзия металлов.
• Измерение текстуры в реальном времени в объеме во время деформации, фазового перехода или отжига, например, при обработке металлов.
• Структуры и текстуры геологических образцов, которые могут содержать тяжелые элементы и имеют большую толщину.
• Дифракция на тройном кристалле высокого разрешения для исследования монокристаллов со всеми преимуществами высокого проникновения и исследования из объема.
• Комптоновская спектроскопия для исследования импульсного распределения валентных электронных оболочек.
• Визуализация и томография с высокими энергиями. Выделенные источники могут быть достаточно мощными, чтобы получить трехмерные томограммы за несколько секунд. Комбинация изображения и дифракции возможна благодаря простой геометрии. Например, томография в сочетании с измерением остаточного напряжения или структурным анализом.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Рентгеновские лучи высоких энергий: инструмент для передовых массовых исследований в области материаловедения и физики
• Обзор высокоэнергетической дифракции рентгеновских лучей от стекол и жидкостей
• Эберхард Хауг; Вернер Накель (2004). Элементарный процесс тормозного излучения. Ривер Эдж, штат Нью-Джерси: World Scientific. п. Конспект научных лекций по физике, т. 73. ISBN 978-981-238-578-9.

внешняя ссылка

• К.-Д. Liss, A. Bartels, H. Clemens, S. Bystrzanowski, A. Stark, T. Buslaps, F.-P. Шиманский, Р. Герлинг, К. Шеу, А. Шрейер: «Рекристаллизация и фазовые переходы в сплаве на основе гамма-TiAl, наблюдаемые методом дифракции высокоэнергетических лучей вне и на месте», Acta Materialia, (2006) , 54 (14): с. 3721-3735. Дои:10.1016 / j.actamat.2006.04.004