nucВестник НЯЦ РКNNC RK Bulletin1729-75161729-7885Национальный ядерный центр Республики Казахстан10.52676/1729-7885-2023-2-20-24nuc-492Research ArticleСтатьиИЗМЕРЕНИЕ СЕЧЕНИЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ПРОТОНАМИ С ЭНЕРГИЕЙ 1 МэВMEASUREMENT OF THE CROSS SECTIONS FOR THE YIELD OF CHARACTERISTIC X-RAY RADIATION FROM 1-MeV PROTONSГорлачевИ. Д.GorlachevI. D.

Алматы

Almaty

platov@inp.kzКиреевА. В.KireevA. V.

Алматы

Almaty

platov@inp.kzПлатовА. В.PlatovA. V.

Андрей Валентинович Платов - Научно- технический отдел ускорительных технологий, ускоритель УКП-2-1, старший научный сотрудник.

Алматы

Almaty

platov@inp.kzРГП «Институт ядерной физики» МЭ РККазахстанRSE “Institute of Nuclear Physics” ME RKKazakhstan202305072023022024Copyright © Горлачев И.Д., Киреев А.В., Платов А.В., 20232023Горлачев И.Д., Киреев А.В., Платов А.В.Gorlachev I.D., Kireev A.V., Platov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journals.nnc.kz/jour/article/view/492

В настоящей статье представлены результаты, полученные при измерении сечений выхода характеристического рентгеновского излучения, возникающего при взаимодействии ускоренных протонов с атомами мишеней (PIXE). Были получены данные по выходам PIXE при возбуждении K-, L- и M-оболочек атомов мишеней в диапазоне масс от Mg до Bi протонами с энергией 1 МэВ. При этом использовался подход, основанный на расчете сечений выхода рентгеновского излучения через сечения резерфордовского обратного рассеяния, которые могут быть рассчитаны из формулы Резерфорда с высокой точностью. Такой подход позволяет уменьшить ошибки расчета сечений выхода PIXE и, таким образом, повысить точность получаемых данных. В дальнейшем предполагается расширить область исследований на протоны других энергий и тяжелые заряженные частицы в диапазоне энергий 0,5–1,7 МэВ/нуклон.

This article presents the results obtained by measuring the characteristic x-ray production cross sections arising from the interaction of accelerated protons with the target atoms (PIXE). The PIXE production data were measured at the excitation of the K-, L-, and M-shells of target atoms  in the mass range from Mg to Bi by 1 MeV protons. We use the approach based on the calculation of the PIXE production cross sections through the Rutherford backscattering cross section, which can be calculated from the Rutherford formula with high accuracy. This approach makes it possible to reduce the errors in measuring of the PIXE production cross sections and, thus, to improve the accuracy of the data obtained. Further, it is planned to expand the research area including protons of other energies and heavy charged particles in the energy range of 0.5–1.7 MeV/nucleon.

ускорительзаряженные частицысечение выхода рентгеновского излучениявнутренние электронные оболочкиacceleratorcharged particlesx-ray production cross sectioninternal electron shellsРабота выполнена в рамках научно-технической программы #BR09158499 Министерства энергетики Республики КазахстанReferencesJohansson S.A.E., Campbell J.L. PIXE: A novel technique for element analysis. Chichester: John Wiley, 1988.Johansson S.A.E., Campbell J.L. PIXE: A novel technique for element analysis. Chichester: John Wiley, 1988.Brandt W., Lapicki G. // Phys. Rev. 1981. A 23. p. 1717.Brandt W., Lapicki G. // Phys. Rev. 1981. A 23. p. 1717.Lapicki G., Goldstein M., Brandt W. // Phys. Rev. 1981. A 23. p. 2727.Lapicki G., Goldstein M., Brandt W. // Phys. Rev. 1981. A 23. p. 2727.Lapicki G. // X-ray spectrometry. 2005. № 34. p. 269.Lapicki G. // X-ray spectrometry. 2005. № 34. p. 269.Paul H., Sacher J. // Atom. Data Nucl. Data Tables. 1989. vol. 42. p. 105.Paul H., Sacher J. // Atom. Data Nucl. Data Tables. 1989. vol. 42. p. 105.Brandt W., Lapicki G. // Phys. Rev. 1979. A 20. p. 465.Brandt W., Lapicki G. // Phys. Rev. 1979. A 20. p. 465.Труды XII Всесоюзного совещания по ускорителям заряженных частиц. М. 1990. с. 139.Trudy XII Vsesoyuznogo soveshchaniya po uskoritelyam zaryazhennykh chastits. Moscow. 1990. p. 139. (in rus.)Khan J.M., Potter D.L., and Worley R.D. Phys. Rev. 1965. A 139. p. 1735.Khan J.M., Potter D.L., and Worley R.D. Phys. Rev. 1965. A 139. p. 1735.Proceedings of the Third International Conference on Atomic Physics. New York. Plenum Press. 1973. p. 155.Proceedings of the Third International Conference on Atomic Physics. New York. Plenum Press. 1973. p. 155.Basbas G., Brandt W., and Laubert R. // Phys. Rev. 1973. A7. p. 983.Basbas G., Brandt W., and Laubert R. // Phys. Rev. 1973. A7. p. 983.Tawara H., Haciya Y., Ishii K., and Morita S. // Phys. Rev. 1976. A13. p. 572.Tawara H., Haciya Y., Ishii K., and Morita S. // Phys. Rev. 1976. A13. p. 572.Lennard W. N. and Phillips D. // Nucl. Instr. Methods. 1979. 166, p. 521.Lennard W. N. and Phillips D. // Nucl. Instr. Methods. 1979. 166, p. 521.Sera K., Ishii K., Kamiya M., Kuwako A., and Morita S. // Phys. Rev. 1980. A21. p. 1412.Sera K., Ishii K., Kamiya M., Kuwako A., and Morita S. // Phys. Rev. 1980. A21. p. 1412.Geretschlaeger M., and Benka O. // Phys. Rev. 1986. A34, 866.Geretschlaeger M., and Benka O. // Phys. Rev. 1986. A34, 866.Bearse R.C., Close D.A., Malanify J.J., and Umbarger C.J. // Phys. Rev. 1973. A7. p. 1269.Bearse R.C., Close D.A., Malanify J.J., and Umbarger C.J. // Phys. Rev. 1973. A7. p. 1269.Bodart F., Wilk S., Deconnik G. // X Ray Spectrometry. 1975. № 4. p. 161.Bodart F., Wilk S., Deconnik G. // X Ray Spectrometry. 1975. № 4. p. 161.Beam-foil spectroscopy. Collisional and radiative processes / Plenum Press; edited by I.A. Sellin and D.J. Pegg, New York. 1976. Vol. 2. p. 519.Beam-foil spectroscopy. Collisional and radiative processes / Plenum Press; edited by I.A. Sellin and D.J. Pegg, New York. 1976. Vol. 2. p. 519.9-th International Conference on the Physics of Electronic and Atomic Collisions. University of Washington. 1976. p. 419.9-th International Conference on the Physics of Electronic and Atomic Collisions. University of Washington. 1976. p. 419.Khan M.R., Crumpton D., and Francols P.E. // J. Phys. 1976. B9. p. 455.Khan M.R., Crumpton D., and Francols P.E. // J. Phys. 1976. B9. p. 455.Knaf B., Presaer G., and Stahler J. // Z. Phys. 1977. A282, p. 25.Knaf B., Presaer G., and Stahler J. // Z. Phys. 1977. A282, p. 25.Lopes J.S., Jevus A.P., Ferrelra G.P., and Gil F.B. // J. Phys. 1978. B11. p. 2181.Lopes J.S., Jevus A.P., Ferrelra G.P., and Gil F.B. // J. Phys. 1978. B11. p. 2181.Barfoot K.M., Mitchell I.V, Gilboy W. B., and Eschbach H. L. // Nucl. Instr. Methotds. 1980. № 168. p. 131.Barfoot K.M., Mitchell I.V, Gilboy W. B., and Eschbach H. L. // Nucl. Instr. Methotds. 1980. № 168. p. 131.Laegsgaard E., Andersen J.U., and Hogedal F. // Nucl. Instr. Methotds. 1980. № 169. p. 293.Laegsgaard E., Andersen J.U., and Hogedal F. // Nucl. Instr. Methotds. 1980. № 169. p. 293.Brown M.D., Simons D.G., Land D.J., and Brennan J.G. // Phys. Rev. 1982. A25. p. 2935.Brown M.D., Simons D.G., Land D.J., and Brennan J.G. // Phys. Rev. 1982. A25. p. 2935.Brown M.D., Simons D.G., Land D.J., and Brennan J.G. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1983. № 30. p. 957.Brown M.D., Simons D.G., Land D.J., and Brennan J.G. // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1983. № 30. p. 957.Geretshlager M., and Benks O. // Phys. Rev. 1986. A34. p. 866.Geretshlager M., and Benks O. // Phys. Rev. 1986. A34. p. 866.Kolatay E., Berenyl D., Kiss I., Riez S., Hock G., and Basco J. // Z. Phys. 1976. A278. p. 299.Kolatay E., Berenyl D., Kiss I., Riez S., Hock G., and Basco J. // Z. Phys. 1976. A278. p. 299.Olabanji S.O., and Calvert J.M. // Nucl. Instr. Methotds. 1986. № 251. p. 354.Olabanji S.O., and Calvert J.M. // Nucl. Instr. Methotds. 1986. № 251. p. 354.Hansteen J.M., and Messelt S. // Nucl. Phys. 1957. № 2. p. 526.Hansteen J.M., and Messelt S. // Nucl. Phys. 1957. № 2. p. 526.Singh D. // Phys. Rev. 1957. № 107. p. 711.Singh D. // Phys. Rev. 1957. № 107. p. 711.Messelt S. // Nucl. Phys. 1958. № 5. p. 435.Messelt S. // Nucl. Phys. 1958. № 5. p. 435.Proceedings of International Conference on Inner Shell Ionization Phenomena. U.S. AES, Oak Ridge. 1973. p. 1019.Proceedings of International Conference on Inner Shell Ionization Phenomena. U.S. AES, Oak Ridge. 1973. p. 1019.Lear R.D., and Gray T.J. // Phys. Rev. 1973. A8. p. 2409.Lear R.D., and Gray T.J. // Phys. Rev. 1973. A8. p. 2409.Hopkins F., Brenn R., Whittemore A.R., Karp J., and Blattacherjce S.K. // Phys. Rev. 1975. A11. p. 916.Hopkins F., Brenn R., Whittemore A.R., Karp J., and Blattacherjce S.K. // Phys. Rev. 1975. A11. p. 916.Lopes J.S., Jesus A.P., and Ramos S.C. // Nucl. Instr. Methotds. 1980. № 169. p. 311.Lopes J.S., Jesus A.P., and Ramos S.C. // Nucl. Instr. Methotds. 1980. № 169. p. 311.Andersen J.U., Laegsgaard E., and Lund M. // Nucl. Instr. Methotds. 1982. № 192. p. 79.Andersen J.U., Laegsgaard E., and Lund M. // Nucl. Instr. Methotds. 1982. № 192. p. 79.Bhattacharya D., Mitra S.K. // Pramana. 1982. № 19. p. 399.Bhattacharya D., Mitra S.K. // Pramana. 1982. № 19. p. 399.Tawara H., Ishii K., Morita S., Kaji H., Hsu C.N., and Shiokawa T. // Phys. Rev. 1974. A9. p. 1617.Tawara H., Ishii K., Morita S., Kaji H., Hsu C.N., and Shiokawa T. // Phys. Rev. 1974. A9. p. 1617.Khan M.R., Hopkins A.G., Crumpton D., and Francois P.E. // X-ray Spectrometry. 1977. № 6. p. 140.Khan M.R., Hopkins A.G., Crumpton D., and Francois P.E. // X-ray Spectrometry. 1977. № 6. p. 140.Magno C., Milazzo M., Pizzi C., Porno F., Rota A., and Riecobono G. // Nuovo Cimento. 1979. A54. p. 277.Magno C., Milazzo M., Pizzi C., Porno F., Rota A., and Riecobono G. // Nuovo Cimento. 1979. A54. p. 277.Criswell T.L., and Gray T.J. // Phys. Rev. 1974. A10. p. 1145.Criswell T.L., and Gray T.J. // Phys. Rev. 1974. A10. p. 1145.Anholt R. // Phys. Rev. 1978. A17. p. 983.Anholt R. // Phys. Rev. 1978. A17. p. 983.Divous S., Raith B., and Gonslor // Nucl. Instr. Methotds. 1984. B3. p. 27.Divous S., Raith B., and Gonslor // Nucl. Instr. Methotds. 1984. B3. p. 27.Kheld N.A., Gray T.J. // Phys. Rev. 1975. A11. p. 893.Kheld N.A., Gray T.J. // Phys. Rev. 1975. A11. p. 893.Wilson S.R., McDanel F.D., Rowe J.R., and Duggan J.I. // Phys. Rev. 1977. A16. p. 903.Wilson S.R., McDanel F.D., Rowe J.R., and Duggan J.I. // Phys. Rev. 1977. A16. p. 903.Inner-shell and x-ray physics of atoms and solids / Plenum; edited by D.J. Fabian, H. Kleinpoppen, and L.M. Watson. New-York. 1981. p. 21.Inner-shell and x-ray physics of atoms and solids / Plenum; edited by D.J. Fabian, H. Kleinpoppen, and L.M. Watson. New-York. 1981. p. 21.Jesus A.P., and Lopes J.S. // Instr. Methotds. 1982. 192. p. 25.Jesus A.P., and Lopes J.S. // Instr. Methotds. 1982. 192. p. 25.Hansteen J.M., and Messelt S. // Nucl. Phys. 1957. № 2. p. 526.Hansteen J.M., and Messelt S. // Nucl. Phys. 1957. № 2. p. 526.Messelt S. // Nucl. Phys. 1958. № 5. p. 435.Messelt S. // Nucl. Phys. 1958. № 5. p. 435.Bissinger G.A., Shafroth S.M., and Waltner A.W. // Phys. Rev. 1972. A5. p. 2046.Bissinger G.A., Shafroth S.M., and Waltner A.W. // Phys. Rev. 1972. A5. p. 2046.Khan J.M., Potter D.L., and Worley R.D. // Phys. Rev. 1966. 145. p. 23.Khan J.M., Potter D.L., and Worley R.D. // Phys. Rev. 1966. 145. p. 23.Chang C.N., Morgan J.F., and Blatt S.L. // Phys. Rev. 1975. A11. p. 607.Chang C.N., Morgan J.F., and Blatt S.L. // Phys. Rev. 1975. A11. p. 607.Busch C.E., Baskin A.B., Nettles P.H., and Shafroth S.M. // Phys. Rev. 1973. A7. p. 1601.Busch C.E., Baskin A.B., Nettles P.H., and Shafroth S.M. // Phys. Rev. 1973. A7. p. 1601.Goudarzi M., Shokouhi F., Lamehi-Rachti M., and Olialy P. // Nucl. Instr. Methotds. 2006. B247. p. 217.Goudarzi M., Shokouhi F., Lamehi-Rachti M., and Olialy P. // Nucl. Instr. Methotds. 2006. B247. p. 217.Ключников А.А., Пучеров Н.Н., Чеснокова Т.Д., Щербин В.Н. Методы анализа на пучках заряженных частиц. Киев. Наукова Думка. 1987.Klyuchnikov A.A., Pucherov N.N., Chesnokova T.D., Shcherbin V.N. Metody analiza na puchkakh zaryazhennykh chastits. Kiev. Naukova Dumka. 1987. (in rus.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.