穿越辐射

✍ dations ◷ 2025-04-27 03:52:00 #粒子物理学,射线

穿越辐射(英语:Trainsition Radiation,TR)是带电粒子穿过不均匀的介质时发射的电磁辐射,比如带电粒子穿越两种不同介质的边界。这不同于切伦科夫辐射,后者是带电粒子在穿过均匀介质时,速度大于电磁波在该介质中相速度所发出的电磁辐射。

穿越辐射由金兹堡和弗兰克在1945年给予理论证明 。 他们发现了带电粒子垂直穿过两种不同的均匀介质时,穿越辐射的存在。在带电粒子运动的反方向,穿越辐射主要在可见光波段。辐射的强度对数正比于粒子的洛伦兹因子。在首次观察到可见光波段的穿越辐射后 ,许多早期研究表明,采用可见光波段的穿越辐射来检测和鉴别不同粒子的方法严重受限于较低的辐射强度。

1959年,Garibian表明对极端相对论粒子,穿越辐射还应出现在X射线波段,这使得穿越辐射再度引发了人们的兴趣。Garibian的理论预测了一些X射线波段的穿越辐射的显著特点 。 他理论证实,在穿越介质和真空边界从而发出穿越辐射时,极端相对论粒子的能量损失直接正比于其洛伦兹因子。这一理论发现,使得穿越辐射在高能物理中的应用得到了可能。

因此从1959年开始,有大量的理论和实验来研究穿越辐射,尤其是X射线波段的穿越辐射。

光学渡越辐射(OTR)是相对论性带电粒子穿越两种介电常数不同的介质时产生的。该辐射是运动的粒子在两种介质中激发的电磁场的麦克斯韦方程的两个非齐次解的齐次差分。换句话说,因为粒子在不同介质中激发的电磁场不同,它必须在飞越边界时“抖掉”这个差别。带电粒子的穿越辐射能损取决于它的洛伦兹因子 = /2并且方向有一个与1/同阶的,取决于粒子的路径的夹角。激发的穿越辐射粗略来讲与粒子能量成正比。

光学渡越辐射激发时有向前和被介质表面反射的两部分。在介质表面与粒子束成45°角时,束流的形状会呈90°。更细致的分析可以得到和发射率。

在相对论性估算中( γ 1 {\displaystyle \gamma \gg 1} ),即小角( θ 1 {\displaystyle \theta \ll 1} )高频( ω ω p {\displaystyle \omega \gg \omega _{p}} ),能谱可以表现为:

d I d ν z 2 e 2 γ ω p π c ( ( 1 + 2 ν 2 ) ln ( 1 + 1 ν 2 ) 2 ) {\displaystyle {\frac {dI}{d\nu }}\approx {\frac {z^{2}e^{2}\gamma \omega _{p}}{\pi c}}{\bigg (}(1+2\nu ^{2})\ln(1+{\frac {1}{\nu ^{2}}})-2{\bigg )}}

z {\displaystyle z} 为原子序数, e {\displaystyle e} 为元电荷, γ {\displaystyle \gamma } 为洛伦兹因子, ω p {\displaystyle \omega _{p}} 为等离子震荡频率。在低频状况下近似失效。总能损为:

I = z 2 e 2 γ ω p 3 c {\displaystyle I={\frac {z^{2}e^{2}\gamma \omega _{p}}{3c}}}

这种电磁辐射的性质使其很适合粒子鉴别,尤其是动量分布在7000100000000000000♠1 GeV/c到7002100000000000000♠100 GeV/c的电子和强子。由电子穿越辐射产生的光子的波长分布在X光波长,其典型能量在5~6985240326473049999♠15 keV。但是,每次界面穿越产生的光子数比较小:对于γ = 2×103的粒子,约有0.8个X射线波长的光子可以被探测到。通常会使用数层交替拜访的材料或组分来手机足够多的穿越辐射光子来做充分的测量——比如说,在一层探测器(比如微条气体室)上的惰性材料。

通过在精准控制的厚度的上放置箔层以分割介质,相干效应会改变穿越辐射的谱和角参数。这会导致一个在更小的角“容量”内的更高的光子数。这种X射线源的应用因为如下的原因而被限制,即辐射仅在一个锥形范围内被激发,并且它中心的辐射密度是最小的。适合于这种辐射模式的X射线聚焦仪器(晶体、透镜等)不容易被制造。

相关

  • 营养医学营养医学是一门比较新的学问,整合了医学及临床营养,研究营养素与疾病预防治疗的关连。营养医学补充品又被称为机能性食品(英语:Functional Foods)。
  • 脱磷酸裸盖菇素脱磷酸裸盖菇素是一种致幻性蘑菇生物碱,与磷酸化的裸盖菇素共见于多数迷幻蘑菇中。在中华人民共和国是第一类精神药品。其精神作用多变,一般作用时间在3-8小时。可由裸盖菇素
  • 水稻籼稻 O. s. indica 粳稻 O. s. japonica水稻(学名:Oryza sativa)是草本稻属的一种,也是稻属中作为粮食的最主要最悠久的一种,又称为亚洲型栽培稻,简单来说也可以说是稻。全世界有
  • 主权在民人民主权论,又称国民主权说,主张国家主权归全体人民所有,政府应由人民产生并服从人民的意志。亦即“人民是国家的主人”。理论基础来源于启蒙运动,伴随18、19世纪民权思想而来。
  • 地板地板原指铺在地面的木板、地砖或塑胶板,因翻译名词后泛指地面、底部、基底等。地板可以指山洞泥的表面,或采用现代技术的多层次表面。地板可能是石,木,竹,金属,或任何其他可容纳一
  • 知名去世患者以下是2019冠状病毒病去世的知名人士名单:
  • 海洋螺菌海洋螺菌科() 烷烃降解菌科() 河氏菌科() 盐单胞菌科()海洋螺菌目()是变形菌门()下的一个目,包含两个科。海洋螺菌常为食骨蠕虫()的内共生体。海洋螺菌虽然不会出现在食骨蠕虫的卵母细胞
  • 列支敦士登国家图书馆列支敦士登国家图书馆(德语:Liechtensteinische Landesbibliothek)是列支敦士登的国家图书馆,它也是该国的法定送存图书馆,建立于1961年,位于首都瓦都兹,由列支敦士登国家图书馆基
  • 1-溴丙烷1-溴丙烷为无色或淡黄色透明液体,中性或微酸性,对光敏感,m.p.-110℃,b.p.71℃,相对密度1.357(20℃),n20D为1.4341,能以任意比例与醇、醚混合,微溶于水。1-溴丙烷作为一种有机合成原
  • 大谷吉治大谷吉治(1581年(天正9年) - 1615年6月3日(庆长20年(元和元年)阴历5月7日))、安土桃山时代至江户时代前期武将。大谷吉继之子。亦有吉胤、吉胜之名。官拜大学助,故称大谷大学吉治。与