संक्रमण विकिरण

ट्रांज़िशन रेडिएशन (TR) विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक रूप है जो तब उत्सर्जित होता है जब एक आवेशित कण समरूपता और विषमता#विषमता मीडिया से गुजरता है, जैसे कि दो अलग-अलग मीडिया के बीच की सीमा। यह चेरेंकोव विकिरण के विपरीत है, जो तब होता है जब एक आवेशित कण एक समरूपता और विषमता # समरूपता ढांकता हुआ माध्यम से उस माध्यम में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के चरण वेग से अधिक गति से गुजरता है।

इतिहास

1945 में विटाली गिन्ज़बर्ग और इल्या फ्रैंक द्वारा सैद्धांतिक रूप से संक्रमण विकिरण का प्रदर्शन किया गया था। उन्होंने संक्रमण विकिरण के अस्तित्व को दिखाया जब एक चार्ज कण लंबवत रूप से दो अलग-अलग सजातीय मीडिया के बीच एक सीमा के माध्यम से पारित हो गया। कण के सापेक्ष पश्च दिशा में उत्सर्जित विकिरण की आवृत्ति मुख्य रूप से दृश्य प्रकाश की सीमा में थी। विकिरण की तीव्रता (भौतिकी) कण के लोरेंत्ज़ कारक के लिए लघुगणकीय रूप से आनुपातिक थी। ऑप्टिकल क्षेत्र में संक्रमण विकिरण के पहले अवलोकन के बाद, कई शुरुआती अध्ययनों ने संकेत दिया कि विकिरण की अंतर्निहित कम तीव्रता के कारण अलग-अलग कणों की पहचान और पहचान के लिए ऑप्टिकल संक्रमण विकिरण का उपयोग गंभीर रूप से सीमित प्रतीत होता है।

संक्रमण विकिरण में रुचि का नवीनीकरण तब हुआ जब ग्रेगरी एम. गैरीबियन ने दिखाया कि विकिरण को अल्ट्रारिलेटिविस्टिक कणों के लिए एक्स-रे क्षेत्र में भी दिखाई देना चाहिए। उनके सिद्धांत ने एक्स-रे क्षेत्र में संक्रमण विकिरण के लिए कुछ उल्लेखनीय विशेषताओं की भविष्यवाणी की। 1959 में ग्रेगरी एम. गैरीबियन ने सैद्धांतिक रूप से दिखाया कि मीडिया और निर्वात के बीच की सीमा पार करते समय टीआर उत्सर्जित करते समय एक अतिसापेक्षिक सीमा कण की ऊर्जा हानि, कण के लोरेंत्ज़ कारक के सीधे आनुपातिक थे। एक्स-रे ट्रांज़िशन रेडिएशन की सैद्धांतिक खोज, जो लोरेंत्ज़ कारक के सीधे आनुपातिक थी, ने उच्च-ऊर्जा भौतिकी में टीआर के आगे उपयोग को संभव बनाया। इस प्रकार, 1959 से टीआर और विशेष रूप से एक्स-रे टीआर का गहन सैद्धांतिक और प्रायोगिक अनुसंधान शुरू हुआ।

एक्स-रे क्षेत्र में संक्रमण विकिरण

एक्स-रे क्षेत्र (TR) में संक्रमण विकिरण सापेक्षता आवेशित कणों के सिद्धांत द्वारा निर्मित होता है जब वे विभिन्न ढांकता हुआ स्थिरांक के दो मीडिया के इंटरफ़ेस को पार करते हैं। उत्सर्जित विकिरण प्रत्येक माध्यम में अलग-अलग गतिमान कण के विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के मैक्सवेल के समीकरणों के दो विषम समाधानों के बीच सजातीय अंतर है। दूसरे शब्दों में, चूंकि प्रत्येक माध्यम में कण का विद्युत क्षेत्र भिन्न होता है, इसलिए सीमा पार करने पर कण को ​​अंतर से हटना पड़ता है। संक्रमण पर एक आवेशित कण की कुल ऊर्जा हानि उसके लोरेंत्ज़ कारक पर निर्भर करती है γ = E/mc² और अधिकतर के क्रम के कोण पर बढ़ते हुए, आगे की ओर निर्देशित किया जाता है 1/γ कण के पथ के सापेक्ष। उत्सर्जित विकिरण की तीव्रता कण की ऊर्जा के लगभग समानुपाती होती है E.

ऑप्टिकल संक्रमण विकिरण दोनों आगे की दिशा में उत्सर्जित होता है और इंटरफ़ेस सतह द्वारा परिलक्षित होता है। कण बीम के संबंध में 45 डिग्री के कोण वाली पन्नी के मामले में, कण बीम के आकार को 90 डिग्री के कोण पर देखा जा सकता है। उत्सर्जित दृश्य विकिरण का अधिक विस्तृत विश्लेषण के निर्धारण के लिए अनुमति दे सकता है γ और उत्सर्जन।

आपेक्षिकीय गति के सन्निकटन में ($\gamma \gg 1$), छोटे कोण ($\theta \ll 1$) और उच्च आवृत्ति ($\omega \gg \omega _{p}$), ऊर्जा स्पेक्ट्रम के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:

${\frac {dI}{d\nu }}\approx {\frac {z^{2}e^{2}\gamma \omega _{p}}{\pi c}}{\bigg (}(1+2\nu ^{2})\ln(1+{\frac {1}{\nu ^{2}}})-2{\bigg )}$ कहाँ $z$ परमाणु प्रभारी है, $e$ एक इलेक्ट्रॉन का प्रभार है, $\gamma$ लोरेंत्ज़ कारक है, $\omega _{p}$ प्लाज्मा आवृत्ति है। यह विचलन कम आवृत्तियों पर होता है जहां सन्निकटन विफल हो जाता है। उत्सर्जित कुल ऊर्जा है:

$I={\frac {z^{2}e^{2}\gamma \omega _{p}}{3c}}$ इस विद्युत चुम्बकीय विकिरण की विशेषताएं इसे कण भेदभाव के लिए उपयुक्त बनाती हैं, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनों और हैड्रान के बीच की गति सीमा में 1 GeV/c और 100 GeV/c. इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्पादित संक्रमण विकिरण फोटोन में एक्स-रे रेंज में तरंग दैर्ध्य होते हैं, ऊर्जा के साथ आमतौर पर 5 से लेकर 15 keV. हालाँकि, प्रति इंटरफ़ेस क्रॉसिंग में उत्पादित फोटॉन की संख्या बहुत कम है: कणों के साथ γ = 2×10³, लगभग 0.8 एक्स-रे फोटॉन का पता चला है। आमतौर पर वैकल्पिक सामग्री या कंपोजिट की कई परतों का उपयोग पर्याप्त माप के लिए पर्याप्त संक्रमण विकिरण फोटॉनों को इकट्ठा करने के लिए किया जाता है - उदाहरण के लिए, रासायनिक रूप से निष्क्रिय सामग्री की एक परत के बाद डिटेक्टर की एक परत (जैसे माइक्रोस्ट्रिप गैस चैंबर), और इसी तरह।

बहुत सटीक मोटाई और पन्नी जुदाई के इंटरफेस (पन्नी) रखकर, सुसंगतता (भौतिकी) संक्रमण विकिरण के स्पेक्ट्रम और कोणीय विशेषताओं को संशोधित करेगी। यह छोटे कोणीय आयतन में बहुत अधिक संख्या में फोटॉनों को प्राप्त करने की अनुमति देता है। इस एक्स-रे स्रोत के अनुप्रयोग इस तथ्य से सीमित हैं कि केंद्र में न्यूनतम तीव्रता के साथ एक शंकु में विकिरण उत्सर्जित होता है। ऐसे विकिरण पैटर्न के लिए एक्स-रे फ़ोकसिंग डिवाइस (क्रिस्टल/दर्पण) बनाना आसान नहीं है।

यह भी देखें

• संक्रमण विकिरण डिटेक्टर

स्रोत

• ऑप्टिकल ट्रांजिशन रेडिएशन में इंटरफेरेंस घटना और कण बीम डायग्नोस्टिक्स और मल्टीपल-स्कैटरिंग मापन के लिए इसका अनुप्रयोग, एल. वार्टस्की एट अल।, एप्लाइड फिजिक्स जर्नल - अगस्त 1975 - - खंड 46, अंक 8, पीपी 3644-3653।

बाहरी संबंध

• Article on transition radiation