고에너지 X선

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고에너지 X선 또는 HEX선은 매우 단단한 X선으로, 전형적인 에너지는 80–1000 keV(1 MeV)로, X선 결정학에 사용되는 기존 X선보다 약 1배 높은 크기(그리고 120 keV 이상의 감마선 에너지). 그것들은 유럽 싱크로트론 방사선 설비(ESRF)의 빔라인 ID15와 같은 현대의 싱크로트론 방사선원에서 생산된다. 주요 이점은 물질에 깊이 침투하여 물리학 및 재료 과학에서 두꺼운 표본을 탐사하고 공기 중 샘플 환경과 작동을 허용하는 것이다. 산란 각도는 작고 앞으로 향한 회절은 간단한 검출기 설정을 가능하게 한다.

암 치료에도 고에너지(메가볼트) X선이 사용되는데, 선형 가속기에 의해 생성된 빔을 사용하여 종양을 억제한다.^[1]

이점

100~300 keV 사이의 고에너지 X선(HEX선)은 5-20 keV 범위에 있는 기존의 하드 X선에 비해 독특한 장점을 가지고 있다. 이 X선은 다음과 같이 나열할 수 있다.

• 광 흡수 단면 감소로 인해 재료에 대한 높은 침투성 광 흡수는 물질의 원자 번호와 X선 에너지에 따라 크게 달라진다. 수 센티미터 두께의 부피는 강철로 접근할 수 있고 샘플이 들어 있는 납은 밀리미터로 이용할 수 있다.
• 샘플의 방사선 손상이 없으며, 이는 분석될 화학 화합물을 고정하거나 파괴할 수 있다.
• 에발트 구체는 낮은 에너지 케이스에 비해 10배 작은 곡률을 가지고 있으며, 전자의 회절과 유사한 역수 격자로 전체 영역을 매핑할 수 있다.
• 확산 산란 접근. 이것은 흡수된 것이며 낮은 에너지에서는 소멸이^{[clarification needed]} 제한되지 않고 높은 에너지에서는 볼륨 향상이^{[clarification needed]} 일어난다. 여러 브릴루인 지역에 걸쳐 완전한 3D 지도를 쉽게 얻을 수 있다.
• 사고파의 높은 모멘텀으로 인해 높은 모멘텀이전이 자연스럽게 접근 가능하다. 이는 특히 액체, 비정형 및 나노크리스탈린 소재 연구와 쌍분포함수 분석에서 중요하다.
• 재료 오실로스코프의 실현.
• 공기 중 작동으로 인한 간단한 회절 설정.^{[clarification needed]}
• 2D 검출기에 쉽게 등록할 수 있도록 전방으로 회절. 전방 산란과 침투는 샘플 환경을 쉽고 직선적으로 만든다.
• 상대적인 작은 산란 각도로 인한 극소량 효과.
• 특수 비보전성 자기 산란.
• LLL 간섭측정법.
• 전자적 및 핵적 고에너지 분광 수준에 대한 접근.
• 중성자 유사하지만 보완적인 연구와 고밀도 공간 분해능이 결합되었다.
• 콤프턴 산란을 위한 단면은 일관성 있는 산란 또는 흡수 단면과 유사하다.

적용들

이러한 장점을 가지고, HEX선은 광범위한 조사를 위해 적용될 수 있다. 완성도와는 거리가 먼 개요:

• 금속, 도자기, 액체와 같은 실제 재료의 구조 조사. 특히 어떤 금속이든 용해될 때까지 상승된 온도에서 위상 전환에 대한 현장 연구. 위상 전환, 회복, 화학 분리, 재분배, 트윈닝 및 영역 형성은 단일 실험에서 따라야 할 몇 가지 측면이다.
• 배터리, 연료 전지, 고온 원자로, 전해질 등의 화학적 또는 작동 환경의 재료 관통부와 잘 조여진 연필심은 화학반응이 일어나는 동안 관심 영역과 소재에 집중할 수 있게 해준다.
• 기존 반사계 실험에 비해 너무 두꺼운 강철의 생산과 압연 공정의 산화 등 '두께' 층에 대한 연구. 액체 욕조의 산업용 강철에 대한 아연루메 표면 코팅의 금속간 반응과 같이 복잡한 환경의 인터페이스와 레이어.
• 경금속에 대한 스트립 주조 공정과 같은 산업에 대한 현장 연구. 주물 설정은 빔라인에 설정하여 실시간으로 HEX선 빔으로 프로빙할 수 있다.
• 단일 결정에서 벌크 연구는 기존 X선의 침투에 의해 제한된 표면 근처의 연구와는 다르다. 거의 모든 연구에서 임계 산란과 상관관계 길이가 이 효과의 영향을 강하게 받는다는 사실이 밝혀지고 확인되었다.
• 산란 길이가 다르기 때문에 대조도 변화 등 동일한 표본에 대한 중성자 및 HEX선 조사의 조합.
• 두께가 센티미터인 표본의 고유한 공간 분해능으로 대량 잔존 응력 분석, 실제 부하 조건에서의 현장 배치.
• 금속의 단조, 압연 및 압출과 같은 열기계적 변형 프로세스에 대한 현장 연구
• 금속 가공과 같이 변형, 위상 전환 또는 어닐링 중에 대량에서 실시간 텍스처 측정.
• 무거운 원소를 포함할 수 있고 두꺼운 지질 표본의 구조 및 질감.
• 고해상도 트리플 크리스털 회절은 단일 결정의 조사를 위한 고해상도 트리플 크리스탈 회절이며, 높은 침투와 대량으로부터의 연구라는 모든 장점을 가지고 있다.
• 발란스 전자 쉘의 운동량 분포 조사를 위한 콤프턴 분광기
• 높은 에너지를 가진 영상촬영과 단층촬영. 전용 소스는 단 몇 초 만에 3D Tomogram(토모그램)을 얻을 수 있을 정도로 강력할 수 있다. 간단한 기하학적 구조 때문에 이미징과 회절의 조합이 가능하다. 예를 들어, 단층 촬영은 잔류 응력 측정 또는 구조 분석과 결합된다.

참고 항목

참조

추가 읽기

• Liss, Klaus-Dieter; Bartels, Arno; Schreyer, Andreas; Clemens, Helmut (2003). "High-Energy X-Rays: A tool for Advanced Bulk Investigations in Materials Science and Physics". Textures and Microstructures. 35 (3–4): 219–252. doi:10.1080/07303300310001634952.
• Benmore, C. J. (2012). "A Review of High-Energy X-Ray Diffraction from Glasses and Liquids". ISRN Materials Science. 2012: 1–19. doi:10.5402/2012/852905.
• Eberhard Haug; Werner Nakel (2004). The elementary process of Bremsstrahlung. World Scientific Lecture Notes in Physics. Vol. 73. River Edge, NJ: World Scientific. ISBN 978-981-238-578-9.

외부 링크

• Liss, Klaus-Dieter; et al. (2006). "Recrystallization and phase transitions in a γ-Ti Al-based alloy as observed by ex situ and in situ high-energy X-ray diffraction". Acta Materialia. 54 (14): 3721–3735. Bibcode:2006AcMat..54.3721L. doi:10.1016/j.actamat.2006.04.004.