电子显微镜中的康普顿散射

在电子显微镜中,通过记录大角非弹性散射电子能量损失谱来研究固体材料基态电子动量密度分布的方法,称为固体的电子康普顿散射技术(electron Compton scattering from solids,ECOSS)。利用该技术得到的康普顿轮廓的动量分辨率可以达到从同步辐射光源上得到的康普顿轮廓的动量分辨率水平;而其非常短的收集时间,使利用康普顿散射对固体材料电子动量密度的系统研究成为可能。本文简要介绍了该技术的背景、实验方法、理论基础,研究进展和应用。

单电子逆康普顿散射的辐射谱

逆康普顿散射在天体物理中是一种重要的非热辐射机制．本文利用相对论不变量求得单电子在各向同性辐射场中穿行时的逆康普顿散射的辐射谱．

康普顿背散射技术对贮存环电子束诊断及其应用 I电子束能量的精确测量及光学标准实验站

简单叙述了采用康普顿背散射技术精确测量电子束能量的技术,并指出建立辐射标准实验站对精确电子束能量测量的需求.

光电效应和康普顿散射中光子和电子的相互作用

基于爱因斯坦的光子原理,应用能量,动量守恒定律和相对论效应,讨论了光电效应和康普顿散射中光子与电子相互作用的过程,揭示出二者的物理本质.

产生切连科夫辐射的康普顿电子在介质中的临界散射角

讨论了γ光子在同一种介质中连续产生康普顿散射和切连科夫辐射的条件 .

应用康普顿散射研究电子的电磁质量

依据电磁场的能量-速度关系和动量-速度关系,对康普顿散射的实验数据进行了理论分析和探讨。理论分析的结果表明电子的电磁场能量对电子的静质量无贡献。并且,根据理论分析的结果同时提出了一个由康普顿散射测量电子的电磁质量的实验方面的建议。

基于康普顿散射的能谱数据重建电子密度图像

提出一种基于能谱和行扫描的康普顿散射成像方法。该方法通过逐行扫描 ,把一个较大的图像重建问题分解成几个独立的小而容易解决的问题进行重建。对于正向方程中源于非扫描行的衰减作用 ,利用已重建行的像素值来计算 ;对源于扫描行自身的衰减作用 ,用逐步近似 ( SAP)的方法来计算。为了减小误差在不同扫描行之间的传播 ,利用透射数据对重建结果进行校正。实验证明 ,该方法速度快、可靠性高 ,易于实现。

康普顿散射中反冲电子方向的正确画法

指出了某些教材中康普顿散射示意图画法的不妥之处,并严格推导了康普顿散射中反冲电子的散射角,给出了正确的康普顿散射示意图.

等离子体中单电子对光子的逆康普顿散射

逆康普顿散射是天体物理中一种重要的非热辐射机制。本文给出了等离子体中极端相对论电子对光子的散射概率和单色散射谱,该谱与真空中极端相对论电子对光子的逆康普顿散射谱完全一致。

康普顿散射和逆康普顿散射中光子和电子的相互作用

低频光子与自由电子碰撞,hv<<m_ec^2,产生经典的汤姆孙散射;当高频光子射到静止的自由电子上,hv≌m_ec^2,就会发生康普顿散射;而相对论性电子与光子碰撞,即产生逆康普顿散射。

用γ射线大角度康普顿散射研究电子动量分布

本文介绍我们最近建立的用γ散射方法获取康普顿轮廓(Compton profile)数据的实验装置及初步测量的结果.采用的放射源为^(241)Am(210mCi),散射角为165°测量了国际标准校核样品:水.测量结果与国外发表的结果在±1%之内相符合,达到国际相互校核的水平.还测量了Al(三种不同厚度)、LiF和Cu样品.对测量结果进行了分析和讨论.

激光-电子非线性康普顿散射中电子的特性研究

利用单粒子理论和电子与光子非弹性碰撞模型，对激光一电子非线性康普顿散射的电子的速度进行了研究．通过理论推导得出了电子的能量变化因子的表达式，同时讨论了电子与光子碰撞后的速度．结果表明，电子与光子碰撞后的速度不仅与碰撞之前电子的速度和n光子集团的频率有关，还与电子与n光子集团入射方向与散射方向间的夹角和光子的散射角有关．

基于微波-电子康普顿背散射的环形正负电子对撞机束流能量测量方案

环形正负电子对撞机(CEPC)束流能量的精确标定是希格斯粒子质量宽度、W/Z玻色子质量的精确测量,从而精确检验标准模型的基本实验依据.基于此,束流能量的误差控制要求在10-5水平.康普顿背散射方法是适用于百GeV高能电子对撞机束流能量高精度标定的测量方法.本文拟采用微波电子康普顿背散射后对散射光子能量的精确测量,来反推CEPC束流能量,理论预计精度可达到3 MeV左右.首先根据设计需求选定圆波导传输TM_(01)模微波,并求解该条件下的电磁场分布情况及坡印廷矢量.根据波导内光子分布传输情况提出设计思路简化计算的复杂程度,结合高纯锗探测器灵敏度、同步辐射本底等限制条件联立方程求解符合设计要求的参数.使用最优的一组波导内径、微波波长、电子入射角数据求得微波功率为100 W时的微分散射截面对能量的导数及对撞亮度,进一步求得15 MeV能量的散射光子数密度,根据该能量下同步辐射光子数密度的大小分析了信噪比.理论上论证了该方案的可行性并讨论了该方案有待进一步研究的技术难点与问题.

康普顿散射波长与电子运动速度的关系

康普顿(A·H Compton,1892～1962,美国),在1922～1923年间研究了X射线经过石墨、金属等材料散射后的谱线成份,发现被散射的X射线中,有与入射波长相同的部分,也有大于入射波波长的部分,这种现象后来被称为康普顿效应.经典的波动理论不能解释这种效应,而康普顿应用爱因斯坦的光量子理论对此进行了成功的说明:一个光子与散射物中的一个自由电子(或束缚较松的电子)发生作用后,光子将沿某一方向散射而同时将一部分能量转交给电子,使电子反冲出去,因此散射光子的能量小于入射光子的能量,散射光子的波长λ’大于入射光子的波长λ。

利用FEL康普顿背散射实现对NSRL辐射波段的扩展

针对 NSRL同步辐射光源不能开展硬 X射线领域实验研究的缺点 ,提出了利用 FEL康普顿背散射产生高亮度极化的硬 X射线 ,并利用 FEL波长可调的特点来连续调节硬 X射线的波长。同时还针对 NSRL光源的参数 ,提出了一个初步可行的远红外 FEL参数和背散射工作方式 ,并给出了理论结果。

γ能谱康普顿平台的反冲电子密度分布研究

在γ能谱测量实验中，以刚性小球弹性碰撞作为γ光子与电子的碰撞模型，研究康普顿效应的反冲电子密度与反冲角度的关系，并对结果作出分析和讨论。

从电子上看康普顿效应

在康普顿效应中 ,散射光子与入射光子的频率不同 ,但在电子静止的参考系 ,可以证明光子的频率在碰撞前后相同 .

NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素

自康普顿散射提出以来,其理论研究和应用研究一直是国内外的热点。基于NaCl和KCl溶液的康普顿散射,通过一定的近似处理,从理论上分析适合这两种溶液的康普顿散射光子数与溶液浓度之间的关系表达式;然后,通过康普顿散射实验验证康普顿散射的理论和实验研究。为了从更微观的角度来把握NaCl和KCl溶液康普顿散射的机理,笔者立足于密度泛函理论对NaCl与KCl溶液的电子结构作了深入分析,得出结论:除质量密度、散射衰减因子以及溶液的浓度外,电子数密度和电子受到的束缚也对康普顿散射光子数有影响,其中,电子数密度是影响NaCl与KCl溶液康普顿散射光子数的主要因素。

Monte Carlo方法模拟背散射电子固体表面空间分布

应用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法模拟低能电子在固体中的散射过程；电子的弹性散射用较严格的Ｍｏｔｔ截面计算；非弹性散射分为等离子激发、导带电子激发及壳层电子激发并由Ｑｕｉｎｎ，Ｓｔｒｅｉｔｗｏｌｆ及Ｇｒｙｚｉｎｓｋｉ的截面描述．对不同能量低能电子作用下不同元素固体中背散射电子、低能损背散射电子表面空间分布作了计算，结果表明低能损背散射电子具有较好的空间分辨率，这对改善背散射电子图象以及电子束曝光检测技术较有意义．

固体中散射电子空间输运的矩阵方程

用蒙特卡罗方法模拟固体中电子散射的计算量很大,为此给出一个描述这一过程的矩阵方程。该方程只涉及乘法运算,用于转换散射电子的空间坐标。计算方便、节省机时,明显优于习惯上使用的直角坐标系方程。