Способ спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц и прибор для спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц

Способ спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц и прибор для спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц и прибору для спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц.

Уровень техники

Традиционные способы спектроскопии, обеспечивающие заранее определенное разрешение по энергии, предусматривают электронное возбуждение твердых тел или эффект интерференции света с использованием электромагнитных волн или пучков частиц. На основании этих принципов, в промышленности уже практически применяется амплитудный анализатор импульсов, сверхпроводящий детектор, диспергирующий кристалл и дифракционная решетка.

Разработанные до сих пор способы разделения по энергии с использованием современного полупроводникового детектора и т.п. позволяют регистрировать, самое большее, один фотон или одну частицу в интервале времени разделения соответствующей электронной схемы и преобразовывать энергию зарегистрированного фотона или зарегистрированной частицы в электронные импульсы и, таким образом, определять значение амплитуды волны. Таким образом, в случае амплитудного анализа импульсов, скорость отсчета определяется мощностью обработки схемы разделения по амплитуде волны. В действительности, точность определения амплитуды волны и скорость отсчета, которые определяют разрешение по энергии, находятся в балансе друг с другом; благодаря традиционному цифровому анализатору амплитуды волны с высокой скоростью отсчета максимальная скорость отсчета задается раной 250 тыс. отсчетов/с, при этом разрешение составляет 150 эВ при 5 кэВ. Скорость отсчета 250 тыс. отсчетов эквивалентна разрешению по времени 20 мс в случае оценивания переноса загрязнения в виде тяжелого элемента или электронной температуры высокотемпературной плазмы магнитной ловушки. С другой стороны, в случае сверхпроводящего детектора, энергетический уровень одного фотона преобразуется в рост температуры, поэтому скорость отсчета оказывается ограниченной, как и в случае амплитудного анализа импульсов.

Кроме того, в случае технологий измерения спектра рентгеновского излучения, разрешение по энергии повышается за счет более точного построения микроскопической структуры размерами порядка длины волны или за счет снижения теплового шума посредством криогенного охлаждения благодаря использованию вещества, имеющего низкий энергетический уровень возбуждения, в качестве фотоприемного элемента.

Исследование уровня техники показало отсутствие традиционных эквивалентов способа и прибора спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, отвечающих настоящему изобретению, поскольку они принципиально отличаются от традиционных.

Сущность изобретения

По этим причинам проблема состоит в том, что высокую скорость отсчета не просто обеспечить в случае амплитудного анализа импульсов и сверхпроводящих детекторов. Кроме того, дифракционная решетка и диспергирующий кристалл имеют большую диспергирующую способность, а также хорошее разрешение по энергии, но очень малый диапазон измерения, и было обнаружено, что они не могут захватывать все характеристическое рентгеновское излучение, излучаемое атомами одного вида.

Традиционные способы и приборы спектроскопии также имеют проблемы в том, что их спектроскопическая способность быстро снижается в отсутствие экрана вокруг средства регистрации, который защищает от радиационного воздействия и подавляет электромагнитный шум, вибрации, громкий звук, нагрев и конкретные пучки частиц, представляющие интерес, пучки частиц, отличных от электромагнитных волн, электрический шум, обусловленный электромагнитными волнами, механическое разрушение и упругое рассеяние атомов, образующих твердое тело, поскольку они не устойчивы к ним.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, который позволяет охватывать широкие диапазоны измерения с высокими скоростями отсчета и энергетическими уровнями без ограничения по количеству электромагнитных волн или пучков частиц, подлежащих измерению, падающих на фотоприемный элемент. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, который небыстро утрачивает спектроскопическую способность и устойчив к электромагнитному шуму, вибрациям, громкому звуку, нагреву и конкретным пучкам частиц, представляющим интерес, пучкам частиц, отличных от электромагнитных волн, электрическому шуму, обусловленному электромагнитными волнами, механическому разрушению и упругому рассеянию атомов, образующих твердое тело, и также более устойчив к радиационному воздействию на средства регистрации, чем традиционные технологии разрешения по энергии.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить прибор для спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, способный обеспечивать высокую скорость отсчета для спектра падающего излучения электромагнитных волн или пучков частиц и охватывающий широкий диапазон измерения энергетических уровней. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить прибор для спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, который небыстро утрачивает спектроскопическую способность и устойчив к электромагнитному шуму, вибрациям, громкому звуку, нагреву и конкретным пучкам частиц, представляющим интерес, пучкам частиц, отличных от электромагнитных волн, электрическому шуму, обусловленному электромагнитными волнами, механическому разрушению и упругому рассеянию атомов, образующих твердое тело, и также более устойчив к радиационному воздействию на средства регистрации, чем традиционные технологии разрешения по энергии.

Для решения этих задач первый аспект настоящего изобретения предусматривает способ спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, содержащий: первый этап, на котором спектр падающего излучения подают на фильтр на основе преобразования Лапласа для осуществления преобразования Лапласа над интенсивностью этого спектра падающего излучения; второй этап, на котором принимают спектр, прошедший через фильтр на основе преобразования Лапласа для осуществления преобразования Лапласа, таким образом, регистрируя пропущенную интенсивность этого спектра с использованием средства регистрации; и третий этап, на котором осуществляют обратное преобразование Лапласа на зарегистрированной пропущенной спектральной интенсивности, таким образом, вычисляя спектральную интенсивность падающего излучения, поступившего на фильтр на основе преобразования Лапласа.

Принципы действия способа спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, отвечающего настоящему изобретению, коренным образом отличаются от традиционных существующих способов спектроскопии.

Сначала, на первом этапе, преобразование Лапласа осуществляется на спектральной интенсивности падающего излучения с использованием фильтра на основе преобразования Лапласа, который представляет собой оборудование. Затем, на втором этапе, пропущенная спектральная интенсивность падающего излучения, над которой было произведено преобразование Лапласа, регистрируется с использованием средства регистрации. На третьем этапе, обратное преобразование Лапласа осуществляется на пропущенной интенсивности, зарегистрированной средством регистрации, и, таким образом, вычисляется спектральная интенсивность падающего излучения, поступившего на фильтр на основе преобразования Лапласа.

В частности, фильтр на основе преобразования Лапласа содержит ослабляющее тело для спектра падающего излучения и поэтому использует средство регистрации, чтобы, таким образом, измерять, т.е. регистрировать пропущенную спектральную интенсивность падающего излучения, прошедшего через ослабляющее тело, при непрерывном изменении массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения в этом ослабляющем теле.

Разрешение по энергии традиционных технологий измерения спектра рентгеновского излучения повышается за счет более точного построения микроскопической структуры размерами порядка длины волны или за счет снижения теплового шума посредством криогенного охлаждения благодаря использованию вещества, имеющего низкий энергетический уровень возбуждения, в качестве фотоприемного элемента. Напротив, разрешение по энергии, обеспечиваемое способом спектроскопии, отвечающим настоящему изобретению, зависит от точности при интегрировании преобразования Лапласа и статистической ошибки в пропущенной интенсивности. Таким образом, согласно способу спектроскопии, отвечающему настоящему изобретению, разрешение по энергии повышается, если изменение массы ослабевает в большей степени за счет увеличения фильтра на основе преобразования Лапласа, т.е. оптического элемента. Таким образом, в качестве его основной особенности, если оптический элемент увеличивается в размере, благодаря чему его проще изготавливать, его спектроскопическая точность, напротив, повышается для повышения разрешения по энергии. Например, по сравнению с полупроводниковым детектором рентгеновского излучения, способ, отвечающий настоящему изобретению, позволяет повысить разрешение по энергии при увеличении интенсивности источника света. Таким образом, способ имеет преимущество при наличии источника света высокой интенсивности.

Настоящий способ спектроскопии позволяет диспергировать электромагнитные волны во всех диапазонах, т.е. от радиоволн до рентгеновского излучения и даже γ-излучения, в диапазоне пучков частиц в виде элементарных частиц, электронов, атомных ядер, атомов и молекул, с использованием одних и тех же принципов. Частицы включают в себя частицы антивещества, например позитроны, антипротоны и антинейтроны.

Если электромагнитная волна или пучок частиц падает на вещество, ее/его пропущенная интенсивность вдоль оптической оси ослабевает по сравнению с интенсивностью падающего излучения. Коэффициент ослабления зависит от вещества, из которого состоит ослабляющее тело, и типа и энергии электромагнитной волны или пучка частиц. Поскольку настоящий способ спектроскопии позволяет избирательно считывать только сигнал, возникающий на средстве регистрации вследствие электромагнитной волны или пучка частиц, представляющей/его интерес, с использованием различия в его зависимости, этот способ устойчив к помеховым сигналам, возникающим из-за любой/го другой/го, чем электромагнитная волна и пучок частиц, представляющая/ий интерес. Физические взаимодействия между ослабляющим телом и электромагнитной волной или пучком частиц, падающей/им на ослабляющее тело, включают в себя фотоэлектрическое поглощение в атомах и молекулах, из которых состоит ослабляющее тело, и рассеяние на атомах, молекулах, атомных ядрах и электронах, из которых состоит ослабляющее тело; в случае ослабляющего тела, образованного атомными ядрами, и электромагнитных волн, они включают в себя генерацию пар вследствие электрического поля электронов; и в случае пучков частиц, они включают в себя захват атомным ядром, входящим в состав ослабляющего тела. Кроме того, в случае когда пучок частиц состоит из антивещества, например позитронов или антипротонов, они включают в себя аннигиляцию пар вследствие атомного ядра или электрона, входящего в состав ослабляющего тела.

На фиг.18 показан график коэффициента поглощения, где по вертикальной оси отложен коэффициент поглощения меди и по горизонтальной оси отложен энергетический уровень фотона в случае, когда медь применяется в качестве ослабляющего тела. Вертикальная и горизонтальная оси снабжены логарифмической шкалой. Как показано на фигуре, причины ослабления падающего света включают в себя различные явления, например генерацию пар вследствие электрического поля атомных ядер, генерацию пар вследствие электрического поля электронов, фотоэлектрическое поглощение, некогерентное рассеяние и когерентное рассеяние. Кроме того, причины ослабления зависят от энергетических уровней света.

Например, в случае коэффициента поглощения меди, ее фотоэлектрическое поглощение эквивалентно полной сумме в диапазоне энергии от 10³ до 10⁵ эВ. Таким образом, вблизи этого энергетического уровня, коэффициент поглощения зависит от фотоэлектрического поглощения. С другой стороны, при превышении энергетического уровня 10⁷ эВ, коэффициент поглощения меди, по большей части, зависит от генерации пар за счет электрического поля атомных ядер.

(Принципы настоящего изобретения)

Ниже, со ссылкой на фиг.2, описаны математические принципы и физические принципы способа спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, отвечающего настоящему изобретению.

Согласно способу спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, отвечающему настоящему изобретению, средство регистрации для измерения полной суммарной величины энергии падающих электромагнитных волн или пучков частиц располагается позади фильтра на основе преобразования Лапласа для измерения пропущенной интенсивности. Полагая, что энергия падающего света, который представляет собой монохроматический свет, равна E, и толщина ослабляющего тела 200 равна t, выходной сигнал I(t), поступающий из ослабляющего тела 200, задается Выражением (1) с использованием интенсивности I₀(E) падающего света, коэффициента поглощения α(E) ослабляющего тела 200 и эффективности регистрации f(E) детектора. Средство регистрации включает в себя, например, полупроводниковый детектор.

Соответственно, в случае когда падающие электромагнитные волны или пучки частиц имеют спектр, вместо него можно использовать Выражение (2). Кроме того, если коэффициент поглощения α(E) ослабляющего тела 200 в рентгеновском диапазоне с высокой точностью задан в Выражении (4) и, таким образом, сводится к тому физическому факту, что его можно аппроксимировать степенной функцией с использованием постоянных a и b, Выражение (2) сводится к преобразованию Лапласа, заданному в Выражении (3), если эффективность регистрации f(E) детектора равна E. Соотношение f(E)=E справедливо в примере полупроводникового детектора. Ослабляющее тело включает в себя, например, металл. Постоянные a и b специфичны для ослабляющего тела фильтра на основе преобразования Лапласа. Таким образом, коэффициент поглощения α(E) ослабляющего тела 200 также является значением, специфичным для ослабляющего тела.

Таким образом, математически доказано, что спектральная интенсивность падающего излучения, т.е. интенсивность падающего излучения однозначно выводится из выражения обратного преобразования Лапласа (5). В выражении, i является мнимой единицей, и c является произвольным положительным действительным числом. Однако Выражение (5) невозможно вычислить несмотря на то, что оно является математически точным решением. Дело в том, что измеренное значение I(t) является действительным значением как функция действительной толщины t, тогда как Выражение (5) требует комплексного значения I(t) как функции комплексной толщины t. Поскольку в интервале интегрирования c±i∞ невозможно гарантировать высокую точность при отыскании формы функции для произвольной I(t), решение достигается прямым интегрированием полученного измеренного значения, указанного в Выражении (6).

Таким образом, Выражения (6) и (8) являются практическими выражениями для обратного преобразования.

В частности, Выражение (8) представляет так называемое преобразование Меллина, которое однократно преобразует измеренное значение в комплекснозначные волновые пакеты. Выражение (6) является математически точным решением Выражения (2), которое является интегральным выражением, уникально полученным автором изобретения, которое суммирует волновые пакеты путем повторного интегрирования с образованием спектра падающего излучения. Можно не только получить спектр падающего излучения из действительного измеренного значения с помощью преобразования Меллина, но также выразить спектр падающего излучения через коэффициент поглощения α(E) как математически точное решение Выражения (2).

Выражение (6) было впервые получено автором изобретения в области физики и обеспечивает важную основу для практического применения настоящего способа спектроскопии, Г в Выражении (9) обозначает гамма-функцию. Кроме того, интегрирование в Выражении (6) представляет собой то же значение, что и в случае получения только фурье-компонента с волновым числом 0.

G(s), заданная Выражением (9), физически означает волновой пакет линейчатого спектра единичной интенсивности на уровне энергии E, прошедший через ослабляющее тело. Таким образом, деление под знаком интеграла в Выражении (6) означает вычисление интенсивности при энергии E спектра падающего излучения.

Можно вывести свойства настоящего способа спектроскопии из практических Выражений (6), (7), (8) и (9). Прежде всего, Выражение (8) говорит о том, что полученная точность спектра улучшается по мере того, как уменьшается ошибка измерения и уменьшается измеряемое изменение толщины t ослабляющего тела 200. Кроме того, согласно фиг.2, при увеличении толщины t ослабляющего тела 200, I(t) ослабевает сильнее, что увеличивает статистическую ошибку, "s" - это переменная интегрирования, которая изменяется от c-i∞ до c+i∞.

Однако, поскольку s в выражении t^s-1 является комплексным числом, плюс и минус будут чередоваться с более высокой частотой при интегрировании, если толщина t ослабляющего тела 200 увеличивается, поэтому статистическая ошибка меньше влияет на g(s), чем в случае меньшей толщины t ослабляющего тела 200. Выражения (7) и (6) указывают, что свет может диспергировать в области, где коэффициент поглощения α(E) ослабляющего тела 200 изменяется по отношению к энергии.

Следует обратить внимание на дисперсию в энергетической зоне, где изменение коэффициента поглощения α(E) по отношению к энергии не является монотонным. Прежде всего, при сильном изменении поглощения, дифференциальное значение коэффициента поглощения α(E) изменяется ступенчато для определенной границы поглощения, во избежание снижения точности вычисления необходимы данные высокой точности для коэффициента поглощения α(E). Кроме того, может возникнуть зона, где свет не может диспергировать. Выражение (10) получается преобразованием Выражения (6) в отношении спектров с n бесконечно узкими линиями, имеющих разные энергетические уровни [энергия E_i (i=1, 2, …, n), интенсивность I_i (i=1, 2, …, n)]. δ указывает дельта-функцию.

Таким образом, результаты вычислений подлежат перекрестной проверке между разными энергетическими уровнями, имеющими такой равный коэффициент поглощения, а не δ(E-E_i), δ(ln(α(E))-ln(α(E_i))d/dE(ln(α(E))-ln(α(E_i)) задается так, чтобы выполнялось условие α(Ei)=α(Ej) (i≠j). Другими словами, в таком случае, существует особая спектроскопическая область, в которой необходимо только запретить вхождение любого из спектральных компонентов. Показано, что фактическая особая спектроскопическая область существует вблизи границы поглощения, что продемонстрировано на фиг.3. Кроме того, хотя очевидно, что источник света должен сохранять постоянную спектральную интенсивность в течение промежутка времени, когда свет один раз испытывает дисперсию на фильтре на основе преобразования Лапласа.

На фиг.3 показан случай никеля, где свет может диспергировать в диапазоне от 0,8 до 8,0 кэВ между границей поглощения L и границей поглощения M в рентгеновском диапазоне вблизи 1 кэВ. Коэффициент поглощения никеля, заключенный в интервале между 0,8 кэВ и 8,0 кэВ, изменяется в соответствии с функцией aE^b (a=8,29×10¹², b=2,63), откуда следует, что свет может диспергировать. Однако, в случае получения более обширной спектроскопической области, энергетические полосы (области A1 и A2 на фигуре), где коэффициент поглощения одинаково близок к границам поглощения, обеспечивают особую спектроскопическую область. Таким образом, необходимо только запретить вхождение любого из спектральных компонентов.

Здесь, непрерывное изменение массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения включает в себя случай, когда масса вдоль оптической оси спектра падающего излучения изменяется непрерывно с течением времени, и случай, когда ослабляющее тело изменяет свою форму без изменения массы в течение того же промежутка времени. Масса ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения изменяет с течением времени, например, в случае когда масса ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения линейно изменяется непрерывно за счет регистрации пропущенной спектральной интенсивности падающего излучения с использованием одного или совокупности средств регистрации.

С другой стороны, ослабляющее тело, изменяющее свою форму без изменения массы в течение того же промежутка времени, представляет собой случай, когда, например, только толщина ослабляющего тела, если оно является твердым, непрерывно испытывает линейное изменение, и совокупность средств регистрации располагается вдоль него в направлении, в котором изменяется толщина, таким образом, одновременно регистрируя интенсивность пропущенного света, который прошел через ослабляющее тело, т.е. пропущенную интенсивность в каждой из позиций, где изменяется толщина.

Ослабляющее тело предпочтительно выбирать из твердого тела, жидкости и газа в зависимости от длины волны электромагнитных волн и типа пучков частиц.

В данном случае, твердым ослабляющим телом может быть медь, никель, гадолиний, алюминий и т.п. Жидким ослабляющим телом может быть галлий. Газообразным ослабляющим телом может быть аргон.

Предположим, что ослабляющее тело является твердым. В случае непрерывного изменения массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения, например, в случае непрерывного изменения толщины этого твердого тела, переменные, подлежащие преобразованию посредством преобразования Лапласа, соответствуют переменным, в которых ось толщины ослабляющего тела и ось энергии спектра преобразуются друг в друга.

Также предположим, что ослабляющее тело является жидким. В случае непрерывного изменения его глубины, переменные, подлежащие преобразованию посредством преобразования Лапласа, соответствуют переменным, в которых ось глубины ослабляющего тела и ось энергии спектра преобразуются друг в друга. Дополнительно, предположим, что ослабляющее тело является газообразным. В случае непрерывного изменения его плотности, переменные, подлежащие преобразованию посредством преобразования Лапласа, соответствуют переменным, в которых ось плотности ослабляющего тела и ось энергии спектра преобразуются друг в друга.

Предпочтительно, фильтр на основе преобразования Лапласа включает в себя ослабляющее тело, которое ослабляет спектр падающего излучения в соответствии со своей массой, тогда как на втором этапе пропущенную интенсивность этого спектра падающего излучения предпочтительно регистрировать с использованием средства регистрации в случае, когда масса ослабляющего тела вдоль оптической оси этого спектра падающего излучения непрерывно изменяется. Это позволяет осуществлять преобразование Лапласа на спектре падающего излучения путем регистрации пропущенной спектральной интенсивности падающего излучения с использованием средства регистрации в случае, когда масса ослабляющего тела вдоль оптической оси этого спектра падающего излучения непрерывно изменяется.

Кроме того, предпочтительно, чтобы на втором этапе масса ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения изменялась с использованием средства изменения массы для непрерывного изменения массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения с течением времени.

Таким образом, средство изменения массы можно использовать для непрерывного изменения массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения, тем самым, осуществляя преобразование Лапласа на спектре падающего излучения.

Если ослабляющее тело является, например, твердым, средство изменения массы реализуется за счет перемещения ослабляющего тела таким образом, что масса ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения непрерывно изменяется с течением времени. Если ослабляющее тело является жидким, необходимо только непрерывно изменять глубину ослабляющего тела с течением времени для непрерывного изменения массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения. Если ослабляющее тело является газообразным, необходимо только непрерывно изменять плотность ослабляющего тела с течением времени, т.е. непрерывно изменять давление газа с течением времени, для непрерывного изменения массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения. Кроме того, в случаях жидкости или газа, детектор, который способен двигаться в направлении оптической оси, может быть установлен в сосуде, таким образом, непрерывно изменяя длину оптической оси, проходящей через жидкость или газ.

Кроме того, предпочтительно задавать массу ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения таким образом, чтобы она изменялась линейно в направлении, пересекающемся с этой оптической осью, т.е. непрерывно изменялась линейно, и средство изменения массы совершало относительное перемещение, по меньшей мере, одного из фильтра на основе преобразования Лапласа и средства регистрации в направлении, пересекающемся с оптической осью.

Относительное перемещение, по меньшей мере, одного из них включает в себя перемещение только фильтра на основе преобразования Лапласа, перемещение только средства регистрации или их обоих.

При этом масса ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения задается так, чтобы она линейно изменялась в направлении, пересекающемся с этой оптической осью, и преобразование Лапласа можно осуществлять на спектре падающего излучения, поскольку средство изменения массы совершает относительное перемещение фильтра на основе преобразования Лапласа и средства регистрации в направлении, пересекающемся с оптической осью.

Кроме того, предпочтительно, чтобы фильтр на основе преобразования Лапласа содержал камеру, содержащую ослабляющее тело, состоящее из газа, которое ослабляет спектр в соответствии со своей плотностью, и средство изменения массы непрерывно изменяет давление этого ослабляющего тела в позиции фильтра на основе преобразования Лапласа, который обращен к средству регистрации, таким образом, непрерывно изменяя плотность этого газообразного тела. Как описано выше, если ослабляющее тело является газообразным, для изменения его массы вдоль оптической оси спектра падающего излучения необходимо только изменять давление газа в камере, чтобы, таким образом, изменять его плотность.

Таким образом, фильтр на основе преобразования Лапласа содержит камеру, содержащую ослабляющее тело, состоящее из газа, которое ослабляет спектр в соответствии со своей плотностью, благодаря чему на втором этапе непрерывно изменяется давление ослабляющего тела в позиции фильтра на основе преобразования Лапласа, который обращен к средству регистрации. В результате, преобразование Лапласа можно осуществлять на спектре падающего излучения путем непрерывного изменения плотности газа.

Кроме того, предпочтительно, чтобы ослабляющее тело на первом этапе было ферромагнитным телом, что обуславливает создание для спектра падающего излучения условий, когда магнитное поле в заранее определенном направлении относительно оптической оси спектра падающего излучения прилагается к ослабляющему телу, и предусмотрен четвертый этап, на котором вычисляют спектральную интенсивность поляризованного излучения на основании спектральной интенсивности падающего излучения, полученной на третьем этапе.

Таким образом, в случае когда коэффициент поглощения ослабляющего тела демонстрирует зависимость от поляризации электромагнитной волны или пучка частиц, как в случае, когда ослабляющее тело является ферромагнитным телом и намагничено так, как если бы оно было помещено в магнитное поле в направлении, в котором магнитное поле имеет заранее определенное направление относительно оптической оси спектра падающего излучения, на четвертом этапе можно получить каждый из поляризованных компонентов. При этом, если в качестве ослабляющего тела используется намагниченное ферромагнитное тело, коэффициент поглощения ослабляющего тела демонстрирует зависимость от поляризации электромагнитной волны или пучка частиц.

В Выражениях (11)-(14), "+" и "-" указывают поляризацию. Кроме того, I_±(E) указывает спектр поляризованного излучения, и J_±(t) указывает пропущенную интенсивность, прошедшую через фильтр на основе преобразования Лапласа. В частности, в случае поляризационной спектроскопии рентгеновского излучения, можно использовать не только магнитный циркулярный дихроизм на границах поглощения, но также явление, когда магнитный циркулярный дихроизм сохраняется даже в области, удаленной от границ поглощения, вследствие эффекта Фано, обусловленного интерференцией между дискретным возбужденным состоянием и непрерывным возбужденным состоянием электронов активной зоны. Хотя в ряде случаев практически 100% магнитного циркулярного дихроизма возникает на границах поглощения, он будет оставаться в размере 5% или менее вследствие эффекта Фано. Однако, в случае света высокой яркости, имеющего высокую степень поляризации, или стабильного источника света, Выражение (11) можно использовать для оценивания спектра каждого поляризованного компонента. Однако, в этих случаях, магнитный циркулярный дихроизм меняет свою полярность на границах поглощения. При прохождении значения энергетического уровня при обращении полярности, предпочтительно запретить вхождение спектра в любой из этих областей.

Это позволяет обеспечить способ спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, который позволяет получить каждый из поляризованных компонентов, если коэффициент поглощения ослабляющего тела демонстрирует зависимость от поляризации электромагнитной волны/пучка частиц.

Второй аспект настоящего изобретения предусматривает прибор для спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, содержащий: фильтр на основе преобразования Лапласа, который принимает спектр падающего излучения и осуществляет преобразование Лапласа на спектральной интенсивности падающего излучения; средство регистрации для приема спектра, над которым было произведено преобразование Лапласа, и, таким образом, регистрации пропущенной спектральной интенсивности; и средство обратного преобразования Лапласа для осуществления обратного преобразования Лапласа на зарегистрированной пропущенной спектральной интенсивности и, таким образом, вычисления спектральной интенсивности падающего излучения, которое поступило на фильтр на основе преобразования Лапласа.

Это позволяет обеспечивать высокую скорость отсчета для спектра падающего излучения электромагнитных волн или пучков частиц и, в то же время, охватывать широкий диапазон измерения энергетических уровней. Также можно обеспечить прибор для спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, который небыстро утрачивает спектроскопическую способность и устойчив к электромагнитному шуму, вибрациям, громкому звуку, нагреву и конкретным пучкам частиц, представляющим интерес, пучкам частиц, отличных от электромагнитных волн, электрическому шуму, обусловленному электромагнитными волнами, механическому разрушению и упругому рассеянию атомов, образующих твердое тело, и также более устойчив к радиационному воздействию на средства регистрации, чем традиционные технологии разрешения по энергии. Кроме того, данный прибор можно, по большей части, рассматривать как подход к спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, используемый в экспериментах по ядерному синтезу в условиях высокотемпературной плазмы, подлежащих проведению в будущем, поскольку можно стабильно гарантировать его производительность без необходимости в обслуживании даже в условиях, где невозможно гарантировать эксплуатацию или производительность традиционных полупроводниковых детекторов, сверхпроводящих детекторов и кристаллов и дифракционных решеток.

Фильтр на основе преобразования Лапласа предпочтительно включает в себя ослабляющее тело, которое ослабляет спектр в соответствии со своей массой, и предпочтительно обеспечить прибор для спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, содержащий средство изменения массы для непрерывного изменения массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения с течением времени.

Если ослабляющее тело является, например, твердым, средство изменения массы реализуется за счет перемещения ослабляющего тела таким образом, что масса ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения непрерывно изменяется с течением времени.

Если ослабляющее тело является жидким, средство изменения массы может непрерывно изменять глубину ослабляющего тела с течением времени, таким образом, непрерывно изменяя массу ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения с течением времени.

Если ослабляющее тело является, например, газообразным, средство изменения массы может непрерывно изменять массу ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения с течением времени путем непрерывного изменения плотности ослабляющего тела с течением времени, т.е. путем непрерывного изменения давления газа.

Кроме того, если ослабляющее тело является жидким или газообразным, детектор, который способен двигаться в направлении оптической оси, может быть установлен в сосуде для непрерывного изменения длины оптической оси, проходящей через жидкость или газ, таким образом, для непрерывного изменения массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения с течением времени. Таким образом, средство изменения массы можно использовать для непрерывного изменения массы ослабляющего тела вдоль оптической оси спектра падающего излучения с течением времени, таким образом, обеспечивая прибор для спектроскопии электромагнитной волны/пучка частиц, способный осуществлять преобразование Лапласа на спектре падающего излучения.

Кроме того, фильтр на основе преобразования Лапласа включает в себя ослабляющее тело, которое ослабляет спектр в соответствии со своей массой, причем ослабляющее тело может быть выполнено так, чтобы изменять массу в направлении, пересекающемся с оптической осью спектра падающего излучения, и средство регистрации может располагаться поперек направления, пересекающегося с оптической осью спектра падающего излучения.

Таким образом, фильтр на основе преобразования Лапласа включает в себя ослабляющее тело, которое ослабляет спектр в соответствии со своей массой, причем ослабляющее тело выполнено так, чтобы изменять массу в направлении, пересекающемся с оптической осью спектра падающего излучения, и средство регистрации располагается поперек направления, пересекающегося с оптической осью спектра падающего излучения, таким образо