Подавление некогерентного рассеяния частиц высоких энергий в кристаллах корреляциями столкновений

Abstract

Отмечается, что взаимодействие быстрых частиц с кристаллами сопровождается рядом ориентационных эффектов в рассеянии и излучении, которые обусловлены коррелированным (когерентным) взаимодействием частиц с упорядоченно расположенными атомами кристалла, образующими цепочки и плоскости. Все когерентные эффекты в кристаллах сопровождаются некогерентными, близкими по природе к эффектам рассеяния и излучения в аморфном веществе. Определены условия наблюдения эффекта подавления некогерентного рассеяния быстрых частиц корреляциями их столкновений с атомами кристалла и рассчитаны его характеристики. Показано, что при использовании электронов с энергией около 1 ГэВ данный эффект наиболее удобно наблюдать при их падении под углом менее 2° на одну из главных осей кристалла кремния и под углом 3–4 мрад на плотноупакованную кристаллическую плоскость, проходящую через эту ось. Для описания процесса некогерентного рассеяния и его подавления предложено использовать теорию Г. Мольера. Установлено, что эффект подавления некогерентного рассеяния в кристаллах может достигать 20 % в терминах параметра B этой теории. = Fast particle interaction with crystals is accompanied by orientational effects in both scattering and radiation. The latter are induced by the correlated (coherent) particle interaction with the ordered crystal atoms constituting strings and planes. All the coherent effects are accompanied by the incoherent scattering similar to that in amorphous medium. The point is that the latter is modified in the presence of correlations of particle collisions with crystal atoms. Though the suppression of the incoherent processes is moderate, it influences all the coherent effect applications, taking place in the wide angular region of particle incidence with respect to crystal planes and axes, which even exceeds that of the coherent effect manifestation. In this paper both the optimal observation conditions and characteristics of the effect of incoherent scattering suppression by correlations of particle collisions with crystal atoms are found. It has been shown that, using the GeV-energy electron beams, presently available for such experiments, this effect can be confidently observed under the simultaneous particle incidence at 1–2° with respect to one of the main silicon crystal axes and at 3–4 mrad with respect to a crystal plane parallel to the latter. G. Moliere multiple scattering theory can be applied to describe the effect of incoherent scattering suppression by collision correlations, characterized by up to 20 % decrease of the G. Moliere theory parameter B.