Материалы элементов и устройств рентгеновской оптики 2017-06-08T09:48:07+00:00

Материалы элементов и устройств рентгеновской оптики

Среди обширного набора химических элементов и их соединений лишь немногие могут использоваться для рентгенооптических приложений. Связано это, в первую очередь, с высоким уровнем поглощения рентгеновского излучения материалом. Фактически, лишь элементы с низким атомным номером имеют право рассматриваться в качестве конструкционного материала преломляющих линз. Для примера приведем значение поглощения рентгеновского излучения бериллием на 15 кэв – 0.1152 см2/г, и лантаном – 69.09 см2/г (рисунок 1).

Согласно полученным данным, разница составляет 3 порядка, что позволяет однозначно говорить о невозможности использования лантана в качестве конструкционного материала для рентгенооптических приложений. При выборе материала необходимо учитывать и его рассеивающую способность, вносящую свой вклад в итоговое ослабление излучения. Данный параметр включает в себя как когерентное рассеяние, так и не когерентное. Для рентгеновской преломляющей оптики другим важнейшим критерием выбора материала является высокое значение декремента показателя преломления, которое определяет рефракционную способность материала. Оно прямо пропорционально плотности материала, и, если взглянуть на формулу фокусного расстояния линзы f=R/2δN, определяет необходимое число преломляющих линз. Соответственно, чем более плотный материал мы будем использовать, тем меньшее количество преломляющих линз нам потребуется. 

Это наглядно иллюстрирует  рисунок 2, где приведены значения количества необходимых линз для двух фаза нитрида бора разной плотности. Помимо исключительно физических критериев выбора материала существует ряд технологических параметров, играющих значительную роль. Так, например, высокая хрупкость материала исключает возможность технологического изготовления линзы. Монокристалличность, поликристалличность, или аморфность образца, зависящие от технологии выращивания кристалла, определяют наличие различных артефактов на рентгеновском изображении. Необходимо учитывать и такие факторы, как высокая токсичность, окисление т.п.