Цифровая модель рентгеновского спектрографа скользящего падения и методики восстановления спектра в диапазоне 2–40 нм

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Разработана цифровая модель рентгеновского спектрографа скользящего падения и методик восстановления спектров мягкого рентгеновского излучения плазмы Z-пинча на установке Ангара-5-1 в области 2–40 нм. Основные проблемы, препятствующие достоверному качественному и количественному восстановлению исходных рентгеновских спектров Z-пинча, – наложение сигналов от разных порядков дифракции и сложный вид аппаратной функции прибора. Приведены две методики восстановления спектра. В первой методике разработана цифровая модель спектрографа в среде Монте-Карло моделирования Geant4, учитывающая геометрию эксперимента и процессы взаимодействия рентгеновского излучения с дифракционной решеткой. В модели с учетом конкретной формы профиля штриха дифракционной решетки и дифференциального метода решения задачи дифракции рассчитывается распределение интенсивности рентгеновского излучения в различные порядки дифракции в зависимости от длины волны. С использованием разработанной модели спектрографа выполнен расчет его аппаратной функции. Вторая методика не использует конкретную форму штриха решетки, а на основе анализа калибрационных спектрограмм строит дисперсионное соотношение и позволяет восстановить спектр. В конце работы приведено сравнение результатов восстановления по первой и второй методикам и показана достаточно высокая степень совпадения полученных по разным методикам спектров.

Об авторах

А. В. Скобляков

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: dinAlt220@yandex.ru
Россия, Москва

Д. С. Колесников

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: dinAlt220@yandex.ru
Россия, Москва

А. В. Канцырев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: dinAlt220@yandex.ru
Россия, Москва

А. А. Голубев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; ЧУ “Наука и Инновации” Росатом

Email: dinAlt220@yandex.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

И. В. Рудской

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: dinAlt220@yandex.ru
Россия, Москва

А. Н. Грицук

Государственный научный центр Российской Федерации “Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”

Email: dinAlt220@yandex.ru
Россия, Москва

Е. В. Грабовский

Государственный научный центр Российской Федерации “Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”

Email: dinAlt220@yandex.ru
Россия, Москва

К. Н. Митрофанов

Государственный научный центр Российской Федерации “Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”

Email: dinAlt220@yandex.ru
Россия, Москва

Г. М. Олейник

Государственный научный центр Российской Федерации “Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований”

Автор, ответственный за переписку.
Email: dinAlt220@yandex.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Альбиков З.А., Велихов Е.П., Веретенников А.И., Глухих В.А., Грабовский Е.В., Грязнов Г.М., Гу-сев О.А., Жемчужников Г.М., Зайцев В.И., Золотовский О.А., Истомин Ю.А., Козлов О.В., Крашенинников И.С., Курочкин С.С., Латманизова Г.М., Матвеев В.В., Минеев Г.В., Михайлов В.Н., Недосеев С.Л., Олейник Г.М., Певчев В.П., Перлин А.С., Печер-ский О.П., Письменный В.Д., Рудаков Л.И., Смир-нов В.П., Царфин В.Я., Ямпольский И.Р. // Атомная энергия. 1990. Т. 68. С. 26.
  2. Шевелько А.П., Блисс Д.Е., Казаков Е.Д. // Физика плазмы. 2008. Т. 34. С. 1021.
  3. Митрофанов К.Н., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Лаухин Я.Н., Александров В.В., Олейник Г.М., Медовщиков С.Ф., Шевелько А.П. // Физика плазмы. 2013. Т. 39. С. 71.
  4. Gritsuk A.N., Aleksandrov V.V., Grabovskiy E.V., Mitrofanov K.N., Oleinik G.M., Sasorov P. V., Shevelko A.P. // J. Physics: Confer. Ser. 2019. V. 1238. P. 012053.
  5. Программа XrayDif для моделирования взаимодействия рентгеновского излучения с дифракционной решеткой” (свидетельство о государственной регистрации № 2021680765).
  6. Geant4: User’s Guide: For Application Developers. https://geant4-userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/ForApplicationDeveloper/fo/BookForApplicationDevelopers.pdf.
  7. Petit R., Cadilhac M., Maystre D., Vincenct P., Nevie-re M., McPhedrad R.C., Derrick G.H., Botten L.C. Electromagnetic Theory of Gratings. Berlin–Heidelberg–New York: Springer-Verlag, 1980.
  8. Maystre D., Popov E. Gratings, Theory and Numeric Applications Ch. 7: Differential Theory of Periodic Structures, 2014.
  9. Neviere M., Popov E. Light Propagation in Periodic Media: Differential Theory and Design. CRC Press, 2002.
  10. X-Ray Optics Database. http://www.cxro.lbl.gov/.
  11. PCGrate software. https://www.pcgrate.com/.
  12. Goray L.I. // Proceed. SPIE. February 2004. https://doi.org/10.1117/12.505679
  13. ACM. https://www.ntmdt-si.com/products/atomic-force-microscopes/ntegra-ii.
  14. Geant4: Physics Reference Manual. https://geant4-userdoc.web.cern.ch/ UsersGuides/PhysicsReferenceManual/fo/PhysicsReferenceManual.pdf.
  15. Geant4: Physics List Guide. https://geant4-userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/PhysicsListGuide/fo/PhysicsListGuide.pdf.
  16. Geant4: User’s Guide: For Toolkit Developers. https://geant4-userdoc.web.cern.ch/UsersGuides/ForToolkitDeveloper/fo/BookForToolkitDevelopers.pdf.
  17. CADMesh. https://github.com/christopherpoole/CADMesh.
  18. MKП. https://baspik.com/products/nauka/mkp46_12/.
  19. Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектрометрию. М.: Наука, 1979.
  20. MATLAB. https://www.mathworks.com/products/matlab.html.
  21. Harte C.S., Higashiguchi T., Otsuka T., D’Arcy R., Kilbane D., O’Sullivan G. // J. Phys. B Atomic Molecular and Optical Physics. 2012. V. 45(20). P. 205002.
  22. Gritsuk A.N., Aleksandrov V.V., Grabovskiy E.V., Lau-khin Y., Mitrofanov K.N., Oleinik G.M., Volkov G.S., Frolov I.N., Shevel’ko A.P. // IEEE Transactions Plasma Sci. 2013. V. 41. P. 3184.
  23. Aleksandrov V.V., Branitski A.V., Gasilov V.A., Grabov-skiy E.V., Gritsuk A.N., Mitrofanov K.N., Olkhovs-kaya O.G., Sasorov P.V., Frolov I.N. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2019. V. 61. P. 035009.
  24. Александров В.В., Браницкий А.В., Болдарев А.С., Гасилов В.А., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Митрофанов К.Н., Ольховская О.Г., Сасоров П.В. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 220.
  25. Александров В.В., Баско М.М., Браницкий А.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Митрофанов К.Н., Олейник Г.М., Сасоров П.В., Фролов И.Н. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 613.
  26. Митрофанов К.Н., Александров В.В., Браницкий А.В., Грабовский Е.В., Грицук А.Н., Олейник Г.М., Фро-лов И.Н. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 887.
  27. Mitrofanov K.N., Aleksandrov V.V., Branitski A.V., Grabovskiy E.V., Gritsuk A.N., Oleinik G.M., Frolov I.N., Samokhin A.A., Olkhovskaya O.G., Gasilov V.A. // Plasma Phys. Control. Fusion 2022. V. 64. P. 045007.
  28. Kologrivov A.A., Rupasov A.A., Sklizkov G.V. // Nuclear Inst. Methods Phys. Res. 2019. V. A916. P. 313.

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».