Найден новый способ управлять излучением в «мягком» рентгеновском диапазоне

03.01.2026

Найден новый способ управлять излучением в «мягком» рентгеновском диапазоне

Исследователи Томского политехнического университета работали математическую модель, которая точно описывает, как распространяется черенковское излучение в экзотическом диапазоне длин волн — в области «мягкого» рентгена — в зависимости от свойств материала и формы мишени. Эксперименты на микротроне вуза доказали работоспособность модели. В будущем она позволит создать управляемые источники рентгеновского излучения для исследования материалов и медицины.

Существует несколько теоретических и эмпирических моделей для описания рентгеновского черенковского излучения. Однако до этого они не были упорядочены, и каждая из них имеет ряд недостатков (отсутствие учета геометрии и конфигурации излучения, дороговизна, необходимость дополнительный поправок и так далее), которые ограничивают точность их предсказаний и использование.

Ученые Томского политеха провели сравнительный анализ моделей рентгеновского излучения Вавилова‑Черенкова и выяснили, как геометрия мишени и свойства вещества влияют на характеристики излучения. На основе полученных данных политехники создали математическую модель, позволяющую точно предсказывать поведение черенковского излучения.

 «В исследовании мы проанализировали различные математические модели для расчета излучение Вавилова‑Черенкова в «мягком» рентгеновском диапазоне – особенно в условиях аномальной дисперсии, когда оптические свойства материала резко изменяются. Особое внимание уделили влиянию геометрии мишени на спектрально‑угловое распределение излучения. В результате сравнительного анализа выяснили, что метод поляризационных токов, разработанный в ТПУ, дает наиболее точные предсказания по сравнению с альтернативными подходами. С методической точки зрения важно, что мы не просто предложили новую модель, а систематизировали существующие методы, четко обозначив границы их применимости и преимущества каждого», — отмечает один из авторов исследования, заведующий Международной научно-образовательной лабораторией «Рентгеновская оптика» ТПУ Михаил Шевелев.

Модель политехников учитывает свойства материалов и форму мишени. Это помогает точнее рассчитывать параметры источника и значительно увеличить интенсивность излучения в нужном диапазоне энергий и конфигураций.

«Наши исследования имеют прямое практическое значение: теперь инженеры получили инструмент для более надежного проектирования источников на основе рентгеновского черенковского излучения с заданными параметрами — от лабораторных до медицинских устройств. Полученные результаты позволяют сократить время на экспериментальную доводку и снизить риски получения неожиданных результатов при создании новых установок», — добавляет ученый.

Для проверки работоспособности модели авторы провели серию экспериментов на микротроне ТПУ. Исследования выполнялись в диапазоне энергий 100 –130 эВ. Сопоставление экспериментальных данных с теоретическими предсказаниями показало хорошее согласие, что подтверждает корректность предложенного подхода и демонстрирует его практическую применимость для расчета характеристик излучения Вавилова‑Черенкова.