
<< 1. Vvedenie | Oglavlenie | 3. Mehanizmy generacii izlucheniya >>
2. Kratkoe opisanie priborov rentgenovskoi astronomii.
2.1 Detektory
Sushestvuet dva osnovnyh tipa detektorov rentgenovskih kvantov. Eto
proporcional'nyi gazorazryadnyi schetchik i scintillyacionnyi schetchik.
Proporcional'nyi gazovyi schetchik rabotaet na osnove fotoeffekta v gazah i
predstavlyaet soboi ploskuyu korobku, zapolnennuyu tyazhelym inertnym gazom
(Ar, Xe) i metanom (ili CO) pod davleniem 1-3 atmosfery. Metan ili
CO
v kolichestve
10% nuzhen dlya prekrasheniya razryada. Katodom
sluzhat metallicheskie stenki kamery, anodom - provolochki v centre. Schetchik
sposoben registrirovat' fotony razlichnyh energii, v zavisimosti ot sostava
gaza, poskol'ku sechenie vzaimodeistviya atoma s rentgenovskim kvantom
proporcional'no chetvertoi stepeni zaryada yadra (
). Napryazhenie mezhdu
anodom i katodom
20 000 B, i vybityi rentgenovskim kvantom elektron
porozhdaet elektricheskii impul's, sila toka v kotorom proporcional'na
energii rentgenovskogo fotona. V rezhime proporcional'nosti koefficient
usileniya v schetchike
. Okna proporcional'nyh schetchikov
zakryty tonkimi (10-100 mkm) metallicheskimi (Be, Al) ili organicheskimi
plenkami. Razreshenie proporcional'nogo schetchika
v diapazone
energii ot 1 do 20 keV obratno proporcional'no
, t.e.
. Naprimer, pri E=5.5 keV,
.
Kvantovaya effektivnost' schetchika velika i mozhet dostigat' 90%.
Ploshad' schetchika do 300 sm
v odnom korpuse. Ob'edinyaya neskol'ko schetchikov,
obshuyu ploshad' mozhno dovesti do 10
sm
.
Pri energiyah fotonov 20 keV gazorazryadnye schetchiki stanovyatsya
maloeffektivnymi iz-za umen'sheniya secheniya vzaimodeistviya rentgenovskih fotonov
s atomami (
). Poetomu vmesto nih ispol'zuyut
kristally NaJ ili CsJ, aktivirovannye dobavkami Tl ili scintilliruyushie
organicheskie plastmassy. Eto tak nazyvaemye scintillyacionnye detektory, v
kotoryh kazhdyi rentgenovskii kvant vyzyvaet vspyshku ul'trafioletovogo i
opticheskogo izlucheniya, amplituda kotoroi v nekotorom diapazone energii
proporcional'na energii pogloshennogo rentgenovskogo kvanta. Eta vspyshka
zatem registriruetsya fotoumnozhitelem. Kvantovaya effektivnost' detektora
ne ochen' vysoka i ogranichivaetsya v osnovnom fotoumnozhitelyami. Poleznaya ploshad'
takogo detektora poryadka 100-300 sm
dlya kristallov NaJ i CsJ, a
detektory na osnove organicheskih plastmass mogut byt' otlity lyubyh razmerov,
vplot' do 1 m
. V myagkoi rentgenovskoi oblasti v kachestve detektorov
mogut ispol'zovat'sya i mikrokanal'nye plastinki, i PZS matricy.
2.2 Kollimatory
Dlya lokalizacii istochnika rentgenovskih fotonov na nebe detektor delayut
registriruyushim fotony lish' s odnoi storony, zakryvaya ostal'nuyu poverhnost'
zashitnymi ekranami. Dlya uluchsheniya razreshayushei sposobnosti pole zreniya detektora
ogranichivayut s pomosh'yu kollimatorov. Kollimatory byvayut dvuh tipov:
plastinchatye i modulyacionnye. Plastinchatyi kollimator predstavlyaet iz sebya
trubu ili korobku, otkrytuyu s dvuh koncov, imeyushuyu, kak pravilo, sotovoe
stroenie, stoyashuyu pered detektorom i ogranichivayushuyu takim obrazom pole ego
zreniya (ris.2). Razreshayushaya sposobnost' takogo kollimatora
.
![]() |
Ris. 2. Sechenie i princip deistviya plastinchatogo kollimatora (Dzhiakkoni i Gurskii, 1974) |
![]() | |
![]() |
Ris. 3. Modulyacionnyi dvuhreshetochnyi kollimator i ego vyhodnoi signal (Dzhiakkoni i Gurskii, 1974) |




2.3 Teleskopy i spektrografy
Opisannye vyshe ustroistva ne pozvolyayut usilivat' potok izlucheniya, dlya etogo
neobhodimo ispol'zovat' rentgenovskuyu optiku. Odnako sovremennye materialy
sposobny otrazhat' rentgenovskie kvanty lish' pri ochen' bol'shih uglah padeniya,
blizkih k 90. Prichem, chem bol'she energiya kvanta, tem bol'she ugol, pri
kotorom vozmozhno otrazhenie. Optika, postroennaya dlya rentgenovskoi oblasti
spektra, nazyvaetsya poetomu optikoi kosogo padeniya. Takoi teleskop
predstavlyaet soboi dva zerkala s ochen' bol'shim uglom padeniya - paraboloid i
giperboloid vrasheniya, raspolozhennye na odnoi osi. Kak vidno iz risunka 4
effektivnaya ploshad' zerkala dostatochno mala i zavisit ot energeticheskogo
diapazona, tak kak dlya zhestkih kvantov neobhodim bol'shii ugol padeniya.
Rentgenovskaya optika dlya myagkogo rentgena vpervye byla primenena na sputnike
"Einshtein".
Zerkala na sovremennyh teleskopah delayut iz fol'gi special'nyh splavov i
vkladyvayut drug v druga, chto pozvolyaet uvelichit' effektivnuyu ploshad' teleskopa.
V chastnosti, teleskop JET-X sputnika "Spektr-Rentgen-Gamma" imeet sobirayushuyu
ploshad' 3000 sm
i pozvolyaet stroit' izobrazheniya v spektral'noi
oblasti do 10 keV. Dlya registracii izobrazheniya v fokal'noi ploskosti
teleskopa stavitsya
setka iz gazorazryadnyh schetchikov. Na sputnike "Einshtein" maksimal'noe
razreshenie sostavlyalo
12
, a effektivnaya ploshad' zerkal sostavlyala
ot 400 sm
dlya fotonov s energiyami 0.25 keV do 30 sm
dlya energii 4 keV.
Razreshayushaya sposobnost' sovremennyh teleskopov sostavlyaet doli uglovyh sekund.
Dlya issledovaniya spektral'nyh harakteristik rentgenovskogo izlucheniya
ispol'zuetsya neskol'ko metodov. V oblasti myagkogo rentgena ispol'zuyut neskol'ko
gazorazryadnyh detektorov s razlichnym gazovym sostavom, chuvstvitel'nyh k
rentgenovskim kvantam opredelennyh energii. V chastnosti, detektor rentgenovskogo
teleskopa observatorii "Einshtein" imel 32 kanala v oblasti ot 0.1 do 4.5 keV.
Dlya bolee zhestkogo izlucheniya vozmozhno ispol'zovanie difrakcionnyh reshetok
kosogo padeniya iz Breggovskih kristallov. Breggovskii kristall otrazhaet
rentgenovskie kvanty v uzkom spektral'nom diapazone. Prichina otrazheniya -
difrakcionnaya. Na atomnyh sloyah v kristalle otrazhayutsya tol'ko te fotony, ch'ya
dlina volny ravna ili kratna udvoennomu rasstoyaniyu mezhdu atomnymi sloyami v
kristalle, umnozhennomu na , ugla padeniya fotona:
.
![]() |
Ris. 4. Shema rentgenovskogo teleskopa sputnika "Einshtein" (Miller i dr., 1978) |
![]() |
Ris. 5. Otrazhenie ot Breggovskogo kristalla |
Yasno, chto pri raznyh uglah padeniya budut otrazhat'sya fotony s raznymi energiyami. To est' povorachivaya Breggovskii kristall, mozhno napravlyat' na detektor poocheredno rentgenovskie kvanty raznyh energii.
Takovy v osnovnyh chertah pribory, primenyaemye v rentgenovskoi astronomii.
<< 1. Vvedenie | Oglavlenie | 3. Mehanizmy generacii izlucheniya >>
Publikacii s klyuchevymi slovami:
rentgenovskoe izluchenie - kosmicheskie observatorii - detektory izlucheniya - rentgenovskie istochniki
Publikacii so slovami: rentgenovskoe izluchenie - kosmicheskie observatorii - detektory izlucheniya - rentgenovskie istochniki | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |