Газоструйный источник вакуумного ультрафиолетового и ультрамягкого рентгеновского излучения

В Физико-техническом институте низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины разработан уникальный метод генерации электромагнитного излучения в широком спектральном диапазоне. Он состоит в возбуждении электронным пучком пространственно ограниченной сверхзвуковой струи газа, которая формируется в вакуумной камере и откачивается криогенным насосом. При изменении температуры и давления газа на входе в сопло в струе могут присутствовать не только атомы, но и кластеры разных размеров вплоть до микрокристаллов. Область пересечения струи с электронным пучком является источником электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн, включающем ультрамягкую рентгеновскую (УМР) область, вакуумный ультрафиолет (ВУФ), ближний ультрафиолет, видимую и инфракрасную области спектра.

На основании этого метода создан малогабаритный газоструйный источник вакуумного ультрафиолетового и ультрамягкого рентгеновского излучения (ГИС). Он обладает рядом уникальных возможностей и позволяет:

при варьировании вида газа или смеси газов, его температуры и давления на входе в сопло изменять спектральное распределение интенсивности излучения на отдельных участках спектрального диапазона;
при изменении тока и энергии электронного пучка варьировать абсолютную интенсивность и состав спектра излучения;
источник позволяет вводить излучения в камеру сверхвысокого вакуума без применения оптических окон;
устройство может быть использовано для получения атомных, молекулярных и кластерных пучков инертных и других атмосферных газов. Размер кластеров может варьироваться в пределах от 10 до 10⁵ атомов в кластере.

В коротковолновом спектральном диапазоне источник по энергетическим и спектральным характеристикам не уступает параметрам синхротронного излучения;

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Фундаментальные исследования

Источник может применяться для решения целого ряда проблем в области атомной и молекулярной физики, физики кластеров, физики электронных и атомных столкновений, спектроскопии, физике плазмы, в области фотохимии, биофизики и экологии.При его использовании проведены уникальные эксперименты:

по изучению рентгеновских спектров излучения атомов, молекул, кластеров при последовательном зондировании электронным пучком валентных и внутренних электронных оболочек. Выяснены закономерности и особенности тормозного излучения, в том числе обнаруженного во ФТИНТ НАНУ нового вида электромагнитного излучения поляризационно-тормозного излучения, возникающего при рассеянии электронов разных энергий на атомах и кластерах инертных элементов;
по исследованию ВУФ спектров излучения, энергетической структуры и релаксационных процессов при квазинепрерывном переходе от атома к твердому телу;
по проблеме формирования экситонов при переходе от кластеров к микрокристаллам.

Прикладные исследования

Источник может быть использован для решения целого ряда задач в области фотолитографии, радиационной стойкости материалов, лазерной физики, космического материаловедения, метрологических измерениях в ВУФ и УМР областях спектра. Например:

возможно моделирование в наземных условиях спектра излучения Солнца вВУФ и УМР областях, включая солнечные вспышки;
изучение воздействия факторов космического пространства на механические, оптические и др. свойства органических и неорганических материалов, помещенных в высокий вакуум. Возможна модернизация источника для моделирования одновременного воздействия на материалы электромагнитного излучения и интенсивных электронных потоков;
разработка и исследование сцинтилляционных детекторов ядерных излучений на основе инертных газов.

Технические характеристики

Спектральный диапазон длин волн — 1÷200 нм.
Характеристика спектра излучения — непрерывный спектр с накладывающимся на него линейчатым спектром.
Интегральная облученность объекта на расстоянии 0.7м — 0.2 Вт/м²
Рабочее вещество – Ar, Kr, Xe, их смеси, а также атмосферные молекулярные газы.
Давление в камере источника — 10^-4÷10^-5 мм.рт.ст.
Диапазон изменения энергии электронов — 0÷2 кэВ
Температура сверхзвуковой струи — 20÷60 К
Габариты, м — 0.5х0.5х2
Масса — 60 кг

Физико-технический институт низких температур им Б.И. Веркина НАН Украины
УКРАИНА, 61103, Харьков-103, проспект Науки, 47
Tel: +(380)-57-340-22-23
Fax: +(380)-57-340-33-70
E-mail: ilt@ilt.kharkov.ua
WWW: http://www.ilt.kharkov.ua