Техника - молодёжи 1992-09, страница 6

Рис. 9. Принцип рентгеномикроскопии — укрупнения изображения в рентгенооптиче-ской системе.

Рис. 10. Прохождение двух рентгеновских фотонов внутри конического (вверху) и бочкообразного (внизу) капилляра.

Рис. 11. Принцип рентгенотелескопии — уменьшения изображения в рентгенооптиче-ской системе.

Р ис. 12. Если воспользоваться этойрентге-нооптикой, то эффективность лучевой терапии онкологического больного резко возрастет. Рентгеновский изотропный поток преобразуется в квазипараллельный, а затем концентрируется на заданной глубине в нужной точке тела. Интенсивность облучения максимальна, доза же благодаря фокусировке не превышает допустимой.

Рис. 13. Квазипараллельный рентгеновский пучок падает на сборку капилляров под углом, равным критическому углу отражения фотонов заданной энергии. Фотоны с более высокой энергией почти не отражаются и пронизывают сборку, а те, у которых она ниже,— испытав несколько отражений, отводятся по капиллярам. Иначе говоря, происходит фильтрация пучка. Например, при угле, близком к критическому для фотонов с энергией 30 кэВ, коэффициент их отражения составляет 0,97, а для фотонов с энергией 33 кэВ — всего 0,5. И доля последних (с энергией 33 кэВ и выше) падает на выходе из сборки, уже после 6—7 отражений, более чем на два порядка, тогда как доля первых остается практически прежней.

Рис. 14. Принцип локального трехмерного рентгеновского анализа с помощью двух рен-тгенооптических систем.

его получить? Как вывести на параллельные трассы хотя бы часть фотонов, разлетающихся от источника в разные стороны?

Вот это уже моя задача. Самая важная. Та, над которой ломал голову в конце 70-х годов. Решение пришло в гостинице, во время служебной командировки в Минск. Глубокой ночью вдруг проснулся, зажег настольную лампу и лихорадочно стал искать блокнот... Так, сидя на кровати, и набросал схему трансформации изотропного рентгеновского излучения в квазипараллельный пучок. Недавно взглянул на это устройство — и удивился: до чего же просто! Набор изогнутых стеклянных трубок (р и с. 4) — стоило ли так долго размышлять? Чем объяснить, я блуждал вокруг да около и не замечал очевидного?

Не знаю. Но после той ночи двигаться вперед стало удивительно легко.

Сфокусировать расходящийся поток в яркую точку? Пожалуйста. Набор трубок соответствующего профиля (р и с. 5) — вот и концентратор рентгеновского излучения.

Не нравятся трубки? Слишком много фотонов пролетает мимо отверстий, врезаясь в торцы? Не страшно. Соберем конструкцию из вложенных друг в друга эллипсоидов (р и с. 6) или конусов. Получим рентгеновскую линзу. Вполне официальное, кстати, название изделия, которое впервые в

10

11

12

истории физики было создано в нашем институте.

Сегодня мы занимаемся изучением таких линз, осваиваем технологию изготовления, познаем их возможности... Каковы они? Скажем, мы хотим сфокусировать рентгеновский поток. Диаметр пятна составляет от нескольких сантиметров до десятков микрон — а вскоре достигнет всего несколько микрон. Концентрация излучения увеличится в десятки тысяч раз.

Но это еще не все. Расходящееся излучение можно перевести в квазипараллельное. При переменном угле захвата — от нескольких до десятков градусов.

Такова наша инструментальная база. Американцы, увидев ее прошлой весной на презентации в США, посулили ей большое будущее.

Ну а какие задачи можно решать с ее помощью?

Микробы, космос, валюта

Прежде мы лишь изгибали и фокусировали рентгеновские потоки. Теперь получаем рентгеновские изображения. Качественно новый уровень! Причем осуществляется это на тех же сборках стеклянных капилляров;

Пожелаем — сможем увеличить изображение. Я говорю о рентгеновских микроскопах. Первое такое устройство предложили в 1948 году Киркпа-трик и Баез из Стэнфорда. Они применили два однократных отражения на двух ортогональных зеркалах, что позволяло устранить астигматизм (р и с. 7). Второй тип микроскопа разработал в 1952 году Вольтер из Кильского университета — здесь использовалось одно - или двукратное отражение (рис. 8).

К какому же типу отнести наши приборы, основанные на отражении многократном? Источник облучает исследуемый объект (скажем, группу микробов), а далее волновую картину укрупняет РОС — рентгенооптическая система (р и с. 9), состоящая из капилляров конической (р и с. 10, вверху), либо бочкообразной формы (р и с. 10, внизу). Последние во многих случаях предпочтительнее, ибо потери в них меньше. В возможности быстро экспонировать большие площади с высоким пространственным разрешением и состоит преимущество такого микроскопа.

Мало того. С его помощью удается получить «портрет» живого организма. Облучение мощное, но длится всего доли микросекунды и причинить вред просто не успевает.

Захотим — приблизим изображение. Как вы, наверное, догадались, речь зашла о рентгеновских телескопах. Находящихся, правда, на спутниках —

4