ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 3 2024 208 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Методы монохроматизации синхротронного излучения (обзор исследований) Александр Бурдилов 1, а, *, Глеб Довженко 1, 2, b, Иван Батаев 1, c, Анатолий Батаев 1, d 1 Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия 2 ЦКП «СКИФ», Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Никольский пр., 1, Кольцово, 630559, Россия a https://orcid.org/0009-0003-1992-9290, burdillov12@gmail.com; b https://orcid.org/0000-0003-0615-0643, dovjenko.g@gmail.com; c https://orcid.org/0000-0003-2871-0269, i.bataev@corp.nstu.ru; d https://orcid.org/0000-0002-6227-5398, bataev@adm.nstu.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 3 с. 208–233 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.3-208-233 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 52-624 История статьи: Поступила: 24 мая 2024 Рецензирование: 10 июня 2024 Принята к печати: 28 июня 2024 Доступно онлайн: 15 сентября 2024 Ключевые слова: Синхротронное излучение Дифракция рентгеновского излучения Монохроматоры Благодарности Выражается благодарность Трофимову Роману Владимировичу за то, что он предоставил рисунок под номером 29 в данной работе. АННОТАЦИЯ Статья содержит анализ исследований, связанных с монохроматизацией рентгеновского излучения (РИ) на станциях источников синхротронного излучения (СИ). Представлен обзор монохроматоров, основанных на явлении дифракции рентгеновского излучения на кристаллах, отражены особенности их технической реализации. Даны представления о монохроматорах, в состав которых входят многослойные структуры. Отражены технические проблемы, возникающие при конструировании приборов, и представлены возможные решения. Введение. Описаны возможности использования рентгеновского излучения при проведении научных исследований. Отмечена высокая эффективность источников синхротронного излучения, дана их характеристика. Элементарные сведения о дифракции рентгеновского излучения. Описаны свойства рентгеновского излучения и возможности его использования при исследовании различных материалов. Степень монохроматичности. Важной характеристикой СИ является степень монохроматичности. В зависимости от ширины полосы длин волн выделяют «белый», «розовый» и монохроматический пучки. Для получения «розовых» пучков применяют монохроматоры на основе многослойных структур. Монохроматическое излучение формируется с использованием монокристаллов. При проведении экспериментов с «белыми» пучками монохроматор не используется. Описаны факторы, нарушающие идеальное выполнение условия Вульфа – Брэгга и влияющие на степень монохроматичности (действие тепла, вибрации). Отмечается, что значения отражательной способности при разных углах скольжения пучка имеют различную ширину. Монохроматоры на основе многослойных структур. Периодические структуры, сочетающие тонкие слои из двух разнородных материалов, позволяют получать «розовые» пучки. Полоса пропускания длин волн в таких приборах на один-два порядка больше, чем у монохроматоров, где в качестве оптических элементов используются кристаллы. Конфигурации и геометрия оптических элементов. Различают два вида дифракции РИ на кристалле – дифракцию Брэгга и дифракцию Лауэ. Дифракцию Брэгга относят к отражательной геометрии, дифракция Лауэ основана на прохождении лучей сквозь кристалл. В разделе приведены примеры монохроматоров с различной конфигурацией кристаллов и рентгеновских зеркал. Расположение оптических элементов в монохроматоре играет важную роль в геометрии хода лучей. Проектируя монохроматоры, необходимо учитывать методы фиксации и ориентацию осей вращения оптических элементов. Приведены примеры монохроматоров с различной конфигурацией кристаллов и рентгеновских зеркал. Фокусирующие монохроматоры. Изгибая оптический элемент монохроматора, возможно обеспечить сагиттальный и меридиональный типы деформации. За счет искривленной поверхности кристалла пучок не только монохроматизируется, но и подвергается фокусировке. Современные фокусирующие монохроматоры оснащаются элементами адаптивности, позволяющими изменять радиус кривизны оптического элемента. Приведены примеры практической реализации подобных монохроматоров. Тепловая нагрузка СИ на оптические элементы. СИ характеризуется высокой яркостью и широким спектром излучаемых длин волн. В процессе эксплуатации оптические элементы станций СИ поглощают большое количество тепловой мощности. Проблемы теплоотвода оказывают принципиальное влияние на качество монохроматизации синхротронного излучения. Дополнительно о монохроматорах. Представлены примеры особых конструктивных решений монохроматоров. Заключение. Конструирование монохроматоров актуально для строящегося в Новосибирске источника синхротронного излучения 4+ СКИФ. Для цитирования: Методы монохроматизации синхротронного излучения (обзор исследований) / А.А. Бурдилов, Г.Д. Довженко, И.А. Батаев, А.А. Батаев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 3. – С. 208–233. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.3-208-233. ______ *Адрес для переписки Бурдилов Александр Александрович, студент, лаборант Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, 630073, г. Новосибирск, Россия Тел.: +7 952 794-44-06, e-mail: burdillov12@gmail.com Введение Синхротронное излучение нашло широкое применение в различных отраслях науки, в том числе в материаловедении, физике, химии, кристаллографии, медицине, биологии, минералогии и др. При формировании представления о структуре изучаемого объекта возникает необходимость «заглянуть внутрь» материала, что позволяют сделать методы исследований, основанные на использовании источников синхротронного излучения (СИ). В некотором смысле экспериментальную установку на источнике СИ можно представить как своеобразный «мощный микроскоп». Спектральный диапазон энер-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1