正弦平方势与正电子面沟道辐射的一般特征

引入正弦平方势，在经典力学框架内，将面沟道粒子的运动方程化为标准的摆方程，并用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出系统的解和粒子运动周期，导出了正电子面沟道辐射的瞬时辐射强度、平均辐射强度和辐射谱特征.结果表明，沟道辐射频率己进入γ-能区，并指出了利用它作为短波长激光的可能性. 关键词： 沟道辐射 非线性 正弦平方势     

正电子面沟道辐射的非线性特征

经典物理学指出,在电磁场中作加速运动的带电粒子将不断向外辐射能量.在晶体沟道中运动的带电粒子也不例外,晶格场可以使带电粒子的辐射能量达到很高.对于10MeV的正电子,辐射能量可达keV量级.粒子在沟道中的运动行为决定于粒子晶体的相互作用势,常用的相互作用势有Lindhard势、Moliere势和正弦平方势.由于粒子在沟道中的运动行为十分类似于震荡器中运动的自由电子,可望把沟道辐射改造为Χ射线激光或γ射线激光.从Lindhard势出发,将其展开到四次项,在经典力学框架内,粒子的运动方程可以化为含立方项的二阶非线性微分方程,并利用Jacobian椭圆函数和第一类全椭圆积分解析地表示了系统的解和粒子运动周期,导出了正电子面沟道辐射的瞬时辐射强度、平均辐射强度和最大辐射频率,指出了利用沟道辐射作为γ激光的可能性.     

正弦平方势与沟道辐射谱线的自然展宽

指出了非线性效应、多普勒效应、晶格热振动、电子多重散射和偶极效应等对沟道辐射谱线宽度的影响;强调了辐射反作用对谱线宽度的影响是不可避免的。比较了不同的粒子-晶体相互作用势,并从正弦平方势出发,在小振幅近似下讨论了沟道粒子的运动行为;用摄动法求解了系统的特征方程,计算了沟道辐射谱线的自然展宽和频率漂移。最后,以正电子的Si(110)面沟道辐射为例,计算了它的辐射频率。结果表明,对于能量为E=56MeV的正电子,沟道辐射能量E=ω=36.0keV。     

正弦平方势与小振幅近似下的弯晶沟道辐射

在理想情况下和经典力学框架内,引入正弦平方势,把粒子在弯晶中的运动方程化为具有外力矩的摆方程。并对系统的相平面特征进行了数值分析。在小振幅近似下,把粒子运动方程化为具有硬特性的弹簧-振子系统,用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出系统的解和粒子运动周期。讨论了弯晶沟道辐射频率、无量纲偏转角和辐射谱的一般特征。指出利用沟道辐射作为激光的可能性。以正电子在碳单晶中沟道辐射为例进行了具体计算,得到了与其他工作基本一致的结果。     

掺杂超晶格量子阱的沟道效应与沟道辐射

 分析了超晶格量子阱的沟道效应和沟道辐射,利用正弦平方势描述了掺杂超晶格量子阱沟道粒子的运动行为,并在经典力学框架内,把粒子的运动方程化为摆方程。用Jacobian椭圆函数和椭圆积分解析地给出了系统的解和粒子运动周期,导出了量子阱沟道辐射的辐射强度和辐射能量。结果表明,对于能量为100 MeV左右的电子,辐射能量可达keV量级（X能区）。指出了用量子阱沟道辐射作为X激光或γ激光的可能性。     

正弦平方势与沟道辐射的谱线展宽

利用曾经提出的正弦平方势解析地处理了非线性效应和偶极效应对沟道谱线宽度的影响, 解释了正电子能量在5 GeV附近的Si (110)面沟道辐射谱特征. The spectral properties of the planar channeling radiation of positron have been investigated by using Sine squared Potential. At positron energy of 5 GeV a sharp line has been explained for the planar channeling radiation in Si(110 ). It is that theoretic results are compatible to the experiments.     

参数X射线辐射与旋转周期轨道的局域分叉

寻找新光源,特别是利用参数X射线辐射(PXR)、沟道辐射(CR)或晶体摆动场辐射(CUR)作为新的光源引起了人们极大关注。要成功获得这些新光源,粒子运动必须是稳定的。但是,由于辐射衰减、晶格热振动、电子多重散射和相互作用势的非线性等因素的影响,系统将产生退道、分叉、混沌等不稳定现象,从而对这些辐射的反射、衍射、聚焦和谱分布产生直接影响。讨论了旋转周期轨道的分叉对系统稳定性的影响。在经典力学框架内和偶极近似下,引入正弦平方势,把粒子运动方程化为了具有阻尼项、受迫项和常数力矩的广义摆方程。利用Jacobian椭圆函数和椭圆积分给出了系统的解和粒子运动周期,用Melnikov方法构造了旋转型周期轨道的Melnikov函数,并用这个方法分析了系统的局部分叉性质。结果表明,系统的临界条件与它的参数有关,只需适当调节这些参数,系统的分叉(或不稳定性)就可以原则上避免,从而进一步保证有效地输出PXR、CUR或CR辐射等。     

沟道辐射中一些现象的理论分析

本文用W、K、B方法求解了相对论沟道负电子、正电子波动方程; 采用Moliére沟道势, 得到了与实验结果符合的负电子平面沟道辐射频谱; 预言了相对论正电子沟道辐射的多频谱现象; 解释了正电子平面沟道辐射的单峰实验结果. 并用微扰论求得了沟道粒子更为精确的波函数, 得到了沟道辐射的选择定则, 计算了负电子沟道辐射负电子沟道辐射谱线的相对强度. 还讨论了超相对论正、负电子沟道辐射频谱的退后量子效应.     

等效磁场与弯晶沟道辐射

引入场指标和等效磁场概念,把粒子在弯晶沟道中的运动行为等效为回旋加速器中的粒子运动.结果表明,描写粒子的运动方程是一个非线性薛定谔方程.在小振幅近似下找到了系统的严格解和粒子振动周期,导出了瞬时辐射强度和最大辐射频率. The sine-squared potential and the equivalent magnetic field intensity have been introduced, the motion equation of the particle in bent crystal has been derived, the motion equation and the oscillation period of the particle have been solved exactly by Jacobian elliptic fuanction and the first kind of complet elliptic integrals, the intensity and the spectral properties of channelling radiation in bent crystal discussed.     

反比相关的双曲余弦平方势与电子的面沟道辐射

带电粒子在晶体沟道中的运动行为决定于粒子-晶体相互作用势.常用的粒子晶体相互作用势有Lindhard势、Moliere和正弦平方势.当超相对论电子沿着晶体的低晶面指数方向入射时,电子和晶体之间的相互作用势可用反比相关的双曲余弦平方势描写.在量子力学框架内,利用这一相互作用势成功地将系统的Schrodinger方程化为超几何方程,从而简化了系统本征值和本征态问题的计算和讨论.考虑到质量的相对论效应和频率的Doppler效应,导出了实验室坐标系中电子的能级分布和辐射谱分布.并以电子的Si(110)面沟道辐射为例,选定一组与入射粒子有关的参数和一组与晶体有关的参数,计算了能量为E=0.5GeV的电子在低位能级之间的跃迁,导出了电子面沟道辐射能量ΔE=49.1MeV,得到了与实验符合的结果.     

带电粒子与超晶格相互作用及其超高能粒子识别

讨论了非沟道粒子与晶体的相互作用及其渡越辐射, 并将渡越辐射同沟道辐射进行了比较, 结果表明, 渡越辐射对沟道辐射的贡献主要是在长波区域使沟道辐射的本底增强; 由于超晶格是由两种不同介电性能的材料交替生长而成的多层薄膜结构, 它的渡越辐射比较强. 正是这个特点, 可望利用超晶格的渡越辐射来识别超高能粒子.     

反比相关的双曲余弦平方势与相对论电子面沟道辐射的经典描述

在经典力学框架内,描述了带电粒子自发辐射谱分布与最大辐射频率;引入反比相关的双曲余弦平方势,讨论了超相对论电子的面沟道辐射,导出了电子能量E=5.0GeV时,一次谐波的最大辐射能量ε=57MeV,与其他工作比较基本一致.沟道辐射与自由电子激光十分类似,它的方向性极好,大都集中在粒子运动方向、角宽Δθ≈γ^-1/2范围内;且能量高、连续可调,偏振度也很好.指出了利用超晶格沟道辐射与超晶格的多层薄膜结构相互作用,可望把自发的沟道辐射改造为相干辐射,从而得到X激光或γ激光.     

关于具有定向自旋粒子的契连科夫辐射

量子电动力学方法研究在介质中运动的带电粒子自旋状态对契连科夫辐射强度的影响,指出:在横向自旋状态下,辐射强度具有新的量子补充值。和纵向粒子一样,辐射由两部分组成:极化部分(在辐射阈上cosθ=1等于零)和非极化部分(在阈上区别于零)。     

各向异性介质中契连科夫辐射的量子理论

本文在各向异性介质中电磁场二次量子化的基础上,探讨做高匀速运动(超过该介质中的光速)的带电粒子辐射状况,得到了寻常波和非常波辐射强度的表达式,解释了粒子的自旋状态对辐射强度的影响。在粒子的运动方向沿晶体光轴和垂直于晶体光轴的两种情况下,对结果进行了分析。结果表明,量子方法的计算有别于经典结果,当考虑到粒子自旋时,在沿光轴这动的情况下,既辐射寻常波又辐射非常波。     

沟道效应的运动阻尼与系统走向混沌的临界特征

利用正弦平方势,把粒子运动方程化为具有运动阻尼和周期调制的摆方程.利用Melnikov方法分析了系统的全局分叉和混沌行为，指出了沟道辐射本底增强和沟道效应的无规行为与混沌之间的相关性. 关键词： 沟道效应 摆方程 分叉 混沌     

沟道辐射

最近,人们发现,带电轻粒子在晶体沟道中运动发射与相干韧致辐射既有联系又有本质区别的新的辐射—沟道辐射。这种强度大、单色性好、高度定向且极化的辐射具有重要的理论和实验研究价值。本文讨论了沟道辐射的主要特征、实验进展状况、结果和装置及其可能的应用。并与其他有关辐射现象作了比较。     

沟道辐射

最近,人们发现,带电轻粒子在晶体沟道中运动发射与相干韧致辐射既有联系又有本质区别的新的辐射—沟道辐射。这种强度大、单色性好、高度定向且极化的辐射具有重要的理论和实验研究价值。本文讨论了沟道辐射的主要特征、实验进展状况、结果和装置及其可能的应用。并与其他有关辐射现象作了比较。     

光电子技术与器件 其他

O461．21 2005042978 微空心阴极放电与准分子光源=Microhollow cathode dis- charge and excimer light source[刊,中]／江超(华中科技大学激光技术国家重点实验室．湖北,武汉(430074)),王又青／／量子电子学报,-2005,22(2),-142,149 综述了微空心阴极放电的基本原理;详细论述了微空心阴极放电中的准分子辐射,以及微空心阴极放电的放电方式(直流放电、脉冲放电、射频放电)对准分子辐射强度和效率的影响。最后论述了微空心阴极放电的运行方式 (串联运行、并联运行)对准分子辐射的影响。图13表1 参21(王淑平)     

利用虚光子理论对轴沟道辐射的分析

 考虑电子的反冲的影响,利用虚光子与相对论电子的康普顿散射理论对轴沟道辐射进行了研究。在与电子纵向运动静止的坐标系中,把晶格场等效为虚光子。当虚光子与作沟道运动的电子发生康普顿散射时,虚光子就会转化为实光子辐射出去。根据该理论,得到了含有康普顿波长项的轴沟道辐射的精确波长表达式,其近似式就是经典理论推导的公式;同时得到了单电子轴沟道辐射的光子产额和辐射功率的公式,结果也与经典理论公式一致。     

黑体辐射中两类粒子的辐射规律

考虑到相对论效应,采用量子统计的方法,得到了满足Bose-Einstein统计分布和Fermi-Dirac统计分布的两类粒子的黑体辐射公式（包括Planck黑体辐射公式）．发现辐射谱不仅与黑体的辐射温度有关,还与辐射粒子的能量、化学势和种类有关．辐射强度与辐射粒子的能量、静质量、简并因子有关。