WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

Токарев Владимир Анатольевич

МЕТОДИКИ И ПРИБОРЫ РЕНТГЕНОВСКОЙ И ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ БЫСТРОПРОТЕКАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ В ГОРЯЧЕЙ ПЛАЗМЕ, КОНДЕНСИРОВАННЫХ И ГЕТЕРОГЕННЫХ СРЕДАХ

01.04.07 – физика конденсированного состояния 01.04.01 – приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Нижний Новгород 2010

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР Всероссийский научноисследовательский институт экспериментальной физики.

Научные консультанты: доктор физико-математических наук, профессор Чупрунов Евгений Владимирович доктор физико-математических наук, профессор Бабич Леонид Петрович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор, Бушуев Владимир Алексеевич доктор физико-математических наук, Дроздов Юрий Николаевич доктор физико-математических наук, профессор Филатова Елена Олеговна

Ведущая организация: Физический институт РАН им. П.Н. Лебедева

Защита состоится 22 декабря 2010г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.166.01 при ГОУ ВПО «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского» по адресу: 603950, Нижний Новгород, пр.

Гагарина, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Автореферат разослан сентября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор А.И. Машин.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования Рождение техники генерирования импульсов электромагнитных полей длительностью менее 10-8 с относится к 30-м годам 20-го века. С тех пор ведутся исследования макроскопических процессов, протекающих под действием этих импульсов в различных средах. Первые исследования с импульсами наносекундного диапазона (электрические разряды в плотных газах) выполнены Ньюменом [1], Флетчером [2] и Дики [3] с уменьшающимся интервалом времени между опубликованием полученных результатов: 12 лет и 3 года, соответственно, что свидетельствует о растущем интересе к этой области. В 50-е и 60-е годы 20-го века совершенствовалась техника генерирования сверхкоротких импульсов, стремительно сокращалась их длительность. Область исследования процессов, развивающихся под действием сверхкоротких импульсов, расширялась, исследования углублялись, точность повышалась. Уже более полувека устройства, генерирующие импульсы длительностью порядка 1 нс, не являются экзотическими. Исследования процессов, протекающих под их действием, являются предметом множества публикаций. В настоящее время техника генерирования сверхкоротких импульсов электромагнитного излучения осваивает аттосекундный диапазон (лазерное излучение) [4].

Область исследований и технических применений сверхкоротких импульсов охватывает электрические разряды разных типов в газах и вакууме, твердотельную и газовую квантовую электронику, ядерный синтез, газоразрядные, плазменные и вакуумные источники импульсов проникающих излучений (электроны высоких энергий, нейтроны, рентгеновское излучение), биологические структуры и т.п.

Многие процессы, протекающие под действием сверхкоротких электромагнитных импульсов, сопровождаются генерацией рентгеновского излучения, которое несет информацию о фундаментальных элементарных процессах, отвечающих за динамику макроскопического процесса. Так, обнаружение импульсов рентгеновского излучения (РИ) пикосекундного диапазона с непрерывным спектром из газовых разрядов позволило установить, что в плотных газовых средах при давлениях вплоть до 1105 Па.

генерируются сверхкороткие импульсы электронов высоких энергий [5-7].

По линейчатому спектру РИ определяется ионный состав, плотность электронов и температура плазмы. В экспериментах по лазерному термоядерному синтезу с помощью рентгеноспектральных методов диагностики удается определить параметр инерциального удержания плазмы, плотность холодной сжатой области и температуру горячего ядра мишени [8]. Для исследований быстропротекающих процессов по сопутствующему РИ необходимы адекватные методики и аппаратура.

Некоторым достижением в этой области посвящены первые две главы, приведенные в настоящей диссертации.

Для диагностирования РИ плазмы в качестве спектральных элементов обычно применяются различные рентгеновские зеркала и дифракционные решетки. Рентгеновские зеркала представляют собой конденсированные структуры различных атомов, осажденных на зеркальную подложку. Каждая такая структура имеет индивидуальные спектральные характеристики, от стабильности которых зависит точность диагностирования плазменных источников. При расположении рентгеновских зеркал вблизи мощных плазменных источников они подвергаются световому, рентгеновскому и корпускулярному воздействиям, которые приводят к быстрой их деградации [9-11]. Для обеспечения условий безопасной эксплуатации зеркал необходимо знать предельные, вызываемые вышеперечисленными факторами, радиационные воздействия и тепловые нагрузки, при которых еще не происходит заметного изменения отражательной и селектирующей способности зеркал. К примеру, коэффициент отражения рентгеновских зеркал является сложной функцией периода структуры, пары используемых веществ, их толщины, числа слоев и характера межплоскостных шероховатостей [12,13]. Все эти характеристики меняются под воздействием радиации и нагрева.

При изучении флуоресценции гетерогенных сред, каковыми являются белковые структуры, в качестве источника возбуждения среды можно применять как мягкое РИ плазмы и синхротронных ускорителей, излучающих в диапазоне длин волн с нижней границей внутри “водяного окна” (2,33-4,36) нм, так и лазерное излучение. Для исследования процессов флуоресценции необходимы источники возбуждения, длительность импульса которых должна быть сопоставима или меньше длительности самого процесса. В связи с освоением диапазона ~10-10 с необходимы соответствующие возбуждающие импульсы. Создание источников мягкого РИ с такими длительностями - сложная и дорогостоящая задача. Гораздо проще и дешевле применять импульсы лазерного излучения с оптимальной длиной волны для эффективного выхода флуоресценции. В последние годы были разработаны новые подходы к изучению флуоресцентными методами структуры транспортного белка - альбумина. Эти подходы позволяют на основании данных о затухании флуоресцении в наносекундном диапазоне рассчитывать абсолютные концентрации и локализацию разных типов молекул, принимающих участие во флуоресценции, и, следовательно, изучать весь спектр конформационных состояний центров в макромолекуле, содержащей флуорофоры [14-16].

Целью диссертационной работы является создание экспериментальных методик для исследования быстропротекающих процессов в горячей плазме, конденсированных веществах и гетерогенных средах.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Создание аппаратуры для проведения измерений параметров РИ с высоким временным, спектральным и пространственным разрешениями в диапазоне h=0,053 кэВ.

2. Создание аппаратуры для абсолютной калибровки разрабатываемых спектральных приборов и их рентгенооптических элементов в диапазоне энергий квантов (0,18) кэВ.

3. Разработка методик восстановления спектров РИ горячей плазмы.

4. Разработка методик калибровки разрабатываемых спектральных приборов и их рентгенооптических элементов в диапазоне энергий квантов (0,18) кэВ.

5. Разработка методик проведения экспериментов по исследованию лучевой стойкости рентгеновской оптики.

6. Создание установки для изучения флуоресценции гетерогенных сред с пикосекундным временным разрешением.

7. Разработка методик проведения экспериментов с белковыми структурами на основе сыворотки человеческого альбумина.

8. Разработка методик восстановления спектральной флуоресценции белковой структуры на основе сыворотки человеческого альбумина.

Научная новизна заключается в следующем.

1. Разработаны и введены в эксплуатацию новые абсолютнокалиброванные многоканальные спектрометры непрерывного РИ на основе многослойных рентгеновских зеркал и кристаллов, позволяющие проводить интегральные и временные измерения в диапазона энергий квантов h=(0,23) кэВ.

2. Разработаны и введены в эксплуатацию новые спектрографы на дифракционной решетке с плоским полем регистрации, позволяющие проводить интегральные по времени измерения линейчатого и непрерывного РИ в диапазоне h=(0,050,7) кэВ с разрешением 250 мкм в пространстве и Е/Е 200 по энергиям.

3. Введен в эксплуатацию уникальный, обладающий широкими возможностями, комплекс калибровочных установок, позволивший провести исследование характеристик рентгенооптических элементов (многослойных рентгеновских зеркал, дифракционных решеток и рентгеновских фильтров) и регистраторов РИ (рентгеновских пленок и вакуумных рентгеновских диодов) в диапазоне h=(0,18) кэВ с высоким спектральным разрешением Е/Е 202000.

4. Впервые в экспериментах на установках “Искра-4” и “Искра-5” с различными типами мишеней с помощью разработанного комплекса приборов измерены спектры РИ в диапазоне h=(0,053) кэВ с высоким временным и спектральным разрешениями.

5. Впервые на установке “Искра-5”получена генерация лабораторного рентгеновского лазера на Ne-подобном германии.

6. Впервые получены спектр РИ и температура водородной плазмы в экспериментах с термоядерной камерой МАГО.

7. Впервые на установках “Искра-4” и “Искра-5” проведена серия экспериментов и получены результаты по стойкости рентгенооптических элементов при воздействии на них мощных потоков лазерного и рентгеновского излучений наносекундной длительности.

8. Впервые методом флуоресцентной спектроскопии показано, что у больных шизофренией наблюдаются конформационные изменения в молекуле альбумина.

Практическое значение работы Результаты проведенных исследований могут быть использованы:

для создания рентгеновских спектральных приборов на мощных установках (ИТЭР, NIF, Искра-6) по исследованию управляемого термоядерного синтеза;

для создания средств интерферометрии и теневой рентгенографии горячей плазмы с помощью РЛ;

для получения безосколочных источников РИ для рентгеновской литографии;

для определения термической стойкости различных рентгеновских зеркал, располагающихся вблизи мощных источников лазерного и рентгеновского излучений;

для создания приборов на основе флуоресцентной спектроскопии для диагностики и лечения больных шизофренией;

в исследованиях молекулярной природы конформационных изменений в молекуле альбумина у пациентов с депрессией.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Комплекс методик и абсолютно-калиброванных спектральных приборов для измерений характеристик РИ горячей плазмы в спектральном диапазоне h=(0,05-3) кэВ с высоким спектральным (Е/Е 202000), временным (~0,2 нс) и пространственным (~250 мкм) разрешениями.

2. Калибровочный комплекс методик и приборов, позволивший провести исследование с высокой точностью (2-10 %) абсолютных характеристик рентгенооптических элементов (многослойных рентгеновских зеркал, дифракционных решеток и рентгеновских фильтров) и регистраторов РИ (рентгеновских пленок и вакуумных рентгеновских диодов) в диапазоне h=(0,18) кэВ с высоким спектральным разрешением Е/Е 202000.

3. Методика, позволяющая в квазистационарной схеме накачки измерять расходимость, угловое отклонение и коэффициент усиления лазерных рентгеновских линий Ne-подобного германия.

4. Методика, позволяющая проводить измерения спектра и температуры водородной плазмы с временным ~0,2 нс и спектральным Е/Е 10 разрешениями в экспериментах с термоядерной камерой МАГО.

5. Методы, позволяющие определять стойкость рентгенооптических покрытий зеркал при воздействии на них мощных потоков лазерного и рентгеновского излучений наносекундной длительности.

6. Метод, позволяющий определять конформационные изменения в молекуле альбумина у пациентов с шизофренией на основе флуоресцентной спектроскопии.

Личный вклад автора Автором разработаны описанные в диссертации методики и осуществлена их техническая реализация. Все измерения и обработка спектров РИ проведены автором. При определяющем участии автора были проведены исследования по лучевой стойкости рентгеновской оптики.

Рентгенографические измерения многослойных зеркал и зеркал ПВО проведены совместно с Рощупкиным Д.В. и Трушиным В.Н. Результаты численного моделирования получены совместно с Рогачевым В.Г., Насыровым Г.Ф. и Баховым К.И.. В соавторстве с Бессарабом А.В. и Куниным А.В. разработан 8-ми канальный спектрометр РИ. В соавторстве с Бессарабом А.В. выполнены работы по созданию калибровочного рентгеновского комплекса. В соавторстве с Стариковым Ф.А. и Бессарабом А.В. выполнены работы по созданию лабораторного рентгеновского лазера.

Исследования молекулярной природы конформационных изменений в молекуле альбумина у пациентов с шизофренией на основе флуоресцентной спектроскопии проведены совместно с Узбековым М.Г., Добрецовым Г.Е. и Грызуновым Ю.А.

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: SPIE Iodine Lasers and Applications (1992), 24th ECLIM (Madrid, 1996), 9-e совещание по диагностике высокотемпературной плазмы ( Санкт-Петербург, 1997), 25th ECLIM (1998), 5 Международные Забабахинские Научные чтения (Снежинск, 1998), Рабочее совещание “Рентгеновская оптика-2000” (Н. Новгород, 2000), Рабочее совещание “Рентгеновская оптика-2002” (Н. Новгород, 2002), Международная конференция «IV Харитоновские тематические научные чтения. Физика лазеров.

Взаимодействие лазерного излучения с веществом» (Саров, 2002), Technical Digest of the International Quantum Electronics Conference (Moscow, 2002), XXX Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, (Звенигород, 2003), SPIE Soft x-ray lasers and applications (San-Diego 2003), Рабочее совещание “Рентгеновская оптика-2003” (Н. Новгород, 2003), XV международная конференция по использованию СИ (Новосибирск, 2004), 11-ая всероссийская конференция по диагностике высокотемпературной плазмы (Москва, 2005), 2nd European Conference on Schizophrenia research, (Берлин, 2009), 2nd Eastern European Psychiatric Congress (Moscow, 2009), Traditions and Innovations in Psychiatry WPA Regional Meeting Materials (St.

Petersburg, 2010) Публикации Основное содержание диссертации отражено в 44 работах, из них статьи в рецензируемых научных журналах, в том числе в 17 журналах рекомендуемых ВАК, 20 докладов в трудах симпозиумов, конференций и семинаров.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, двух приложений и списка литературы. Она содержит 242 страницы, включая 1рисунка и 15 таблиц. Список цитированной литературы насчитывает 1наименований.

Во введении оценивается актуальность темы, научная новизна, практическая значимость работы, сформулирована цель диссертационной работы и положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена разработке методик и приборов для исследований спектров РИ горячей плазмы.

Разработана компьютерная программа, позволяющая вычислять коэффициенты отражения для покрытий рентгеновских зеркал полного внешнего отражения (ПВО) с учетом шероховатостей и коэффициентов пропускания рентгеновских фильтров в спектральном диапазоне (0,0130) кэВ для всех элементов таблицы Менделеева.

Выполнен анализ требований к рентгеноспектральным приборам для регистрации РИ на различных установках и их элементной базе.

Для каждого диапазона энергий квантов выбраны следующие диспергирующие элементы и регистраторы:

- для диапазона h=(0,030,5) кэВ были применены сферические дифракционные решетки (ДР) с переменным шагом штрихов, осуществляющие фокусировку излучения на плоскости, а в качестве регистратора - фотопленка УФ-4;

- для диапазона h=(0,21,5) кэВ были использованы многослойные рентгеновские зеркала (МРЗ) и зеркала ПВО, а в качестве регистраторов - фотопленка УФ-4 и вакуумные рентгеновские диоды (ВРД);

- в диапазоне h=(1,53) кэВ были применены кристаллы KAP, а в качестве регистратора - фотопленка УФ-4.

Решающие факторы при выборе детекторов:

- низкая стоимость;

- возможность построения на их основе компактных приборов;

- надежность;

- простота калибровки и эксплуатации;

- регистрация РИ с высокими пространственным и временным разрешениями.

Описан разработанный автором комплекс приборов для регистрации спектра РИ горячей плазмы. Комплекс состоит из спектрометров на рентгеновских зеркалах и кристаллах на диапазон (0,23,2) кэВ и спектрографов на отражающих ДР на диапазон (0,050,7) кэВ. Описаны методики обработки рентгеновских спектров.

Для исследования спектров РИ плазмы с высокими спектральным и пространственным разрешениями был разработан обзорный спектрограф на отражающей сферической дифракционной решетке с переменным шагом штрихов, что позволило в диапазоне энергий h от 0,05 до 0,5 кэВ на регистраторе формировать плоское поле.

Внешний вид и оптическая схема спектрографа представлены на рисунке 1.1.

15 см Рисунок 1.1 - Внешний вид и оптическая схема спектрографа Условие максимумов классической вогнутой дифракционной решетки определяется известным уравнением [17]:

m =d [sin( )+sin( )], (1.1) где m - порядок дифракции, d – постоянная решетки.

Для данного спектрографа длина волны в зависимости от положения спектральной линии на регистраторе определяется по формуле:

m =d [cos( )-cos(arctg((l+z tg( ))/z))], (1.2) где m=1 – первый порядок дифракции, d = 1/1200 мм, l – расстояние от нулевого порядка до исследуемого участка спектрограммы, z = 170 мм – расстояние от центра решетки до плоскости регистрации, - угол падения излучения на решетку.

Линейная дисперсия Dl прибора определяется по формуле:

l + z tg m z [1+ ( )2 ] dl z Dl = =, (1.3) l + z tg d d sin[arctg( )] z тогда для длин волн 33,7; 120,5 и 182,1 , спектральное распределение которых представлено на рисунке 1.2, обратная дисперсия составляет 1/Dl = 5; 8,5 и 10 /мм соответственно. Точность определения положения спектральных линий на регистраторе при обработке составляла ~ 0,05 мм, что обеспечивало точность определения длин волн 0,25; 0,42 и 0,5 соответственно.

CVI 33,736 CVI 120,5 CVI 182,17 I I I 0,73 1 0,29 gg 1 2,2 3,4 4,6 2,5 5 7,5 10 1,5 3 4,5 6 7,5 Рисунок 1.2 - Спектральное распределение интенсивности водородоподобных ионов углерода Для определения реального разрешения прибора использовались линии, спектральное распределение интенсивности которых представлено на рисунке 1.2. Ширина линий на полувысоте составила 0,29; 0,73 и 1 для длин волн 33,7; 120,5 и 182,1 , что отвечает разрешающей способности / = 116, 165 и 182 соответственно. Таким образом, предельное спектральное разрешение спектрографа на отражающей ДР с плоским полем регистрации составляет / 180.

Эффективности отражения решетки спектрографа соотносятся 1 / 0,32 / 0,2 в первом, втором и третьем порядках дифракции соответственно.

Для получения изображения источника РИ перпендикулярно оси дисперсии спектрографа перед входной щелью установлена пространственная щель шириной 120 мкм, что позволяло получать пространственное разрешение 250 мкм.

Восстановление спектра производилось с учетом вклада высших порядков дифракции, данных абсолютной чувствительности фотопленки и экспериментальных данных о коэффициенте отражения и спектральном разрешении ДР.

Оценка чувствительности прибора для энергии квантов h=0,27 кэВ ( = 44,7 ) показала, что для получения плотности почернения D = 1 на пленке типа УФ-4 на входной щели прибора необходимо обеспечить поток квантов с плотностью QРИ(10111012) кв/см2. При этом плотность потока квантов в плоскости регистрации составит 109 кв/см2.

Для исследования интегральных спектральных характеристик РИ плазмы в диапазоне от 0,22 до 3 кэВ был разработан двенадцатиканальный узкополосный спектрометр на многослойных рентгеновских зеркалах (МРЗ) и кристаллах [18]. В качестве регистратора использовалась пленка УФ-4.

При разработке спектрометра учитывалось, что поперечный размер плазменного источника РИ в экспериментах может достигать 1 мм, а расстояние источник – регистратор, исходя из размеров камеры взаимодействия, должно находиться в пределах от 400 мм до 1000 мм.

МРЗ были изготовлены в Институте Прикладной Физики Российской Академии Наук (ИПФ РАН). Периоды зеркал находились в диапазоне d = (3958) . В канале 0,93 кэВ использовалось W-С зеркало, в каналах 0,39 кэВ и 0,45 кэВ использовались Ni-Ti зеркала, а в остальных – зеркала на основе пары Ni-C. В каналах с энергиями более 1 кэВ применялись кристаллы КАР с периодом d=26,62 . Спектральное разрешение каналов определялось, главным образом, разрешением диспергирующих элементов.

Принципиальная схема одного из каналов и внешний вид спектрометра представлены на рисунке 1.3.

а) б) 40 мм Рисунок 1.3 - Принципиальная схема одного из каналов (а) и внешний вид спектрометра (б) Размеры спектрометра 160х110х100 мм3. Размер ограничительных диафрагм спектрометра в каждом канале выбирался таким образом, чтобы обеспечить попадание РИ источника только на поверхность МРЗ и кристаллов.

Характеристики каналов представлены в таблице 1.1. Состав рентгеновских фильтров рассчитывался с учетом подавления второго порядка дифракции РИ от зеркал и кристаллов.

Таблица 1.1 - Характеристики каналов спектрометра Екан R(%) Кфильтра Рентгеновский фильтр кан.(кв./см2) Е/Е (кэВ) (%) 0,22 22,5 11 1,2 C8H8-2мкм+In-0,55мкм 7,31011±3100,39 22,3 4,4 4,1 Ti-1,65мкм 3,91011±1,610,45 19,0 10,0 5,2 Ti-1,9мкм 1,21011±4,810,52 38,1 5,3 1,1 Cu-1,05мкм 11012±4,1100,7 32,9 6,0 3,4 Cu-1,3мкм 2,61011±1100,93 26,9 7,3 8,3 Al-5,8мкм 51010±1,9101,0 1550 14,5 26,0 C8H10O4-3,3мкм+Al-0,3мкм 7,4109±2,811,25 1835 26,0 47,5 C8H10O4-3,3мкм+Al-0,3мкм 2,1109±811,36 1892 32,0 56,0 C8H10O4-3,3мкм+Al-0,3мкм 1,3109±511,47 1949 37,0 62,5 C8H10O4-3,3мкм+Al-0,3мкм 9,9108±3,812,15 2017 57,0 60,0 C8H8-2,3мкм+In6,4108±2,410,2мкм+Cu-0,2мкм 3 2100 60,0 80,0 C8H8-2,3мкм+Cu-0,2мкм 4,6108±1,71В таблице приняты следующие обозначения: Екан – энергия канала;

Е/Е – спектральное разрешение канала; R – пиковый коэффициент отражения МРЗ или кристалла; Кфильтра – коэффициент пропускания рентгеновского фильтра; рентгеновский фильтр – состав и толщина защитного фильтра перед рентгеновской пленкой; кан. – спектральная чувствительность канала.

Спектральная яркость Ве для каждого канала в случае использования в качестве регистратора фотопленки вычислялась следующим образом:

N E / E (L + L1)Be = 1,610-[Дж/ср/кэВ], (1.4) R Kф где N - плотность квантов данной энергии на регистраторе; L и L1 - расстояние источник-зеркало и зеркало-регистратор.

Суммарная погрешность измерения Ве складывается из погрешностей величин, входящих в выражение (1.4), и при использовании в качестве регистратора фотопленки составляет величину ±40 %.

Для исследования временных спектральных характеристик РИ плазмы в диапазоне от 0,26 до 1,5 кэВ был разработан восьмиканальный узкополосный спектрометр на МРЗ, где в качестве регистратора использовались ВРД. Общий вид спектрометра и схема одного из каналов приведены на рисунке 1.4.

ВРД б) Катод Фильтр Коллиматоры МРЗ 10 см Мишень а) Рисунок 1.4 - Общий вид (а) и схема одного из каналов спектрометра (б) В диапазоне h=(0,391,47) кэВ в качестве диспергирующих элементов использовались многослойные W-Si рентгеновские зеркала, а в канале 0,27 кэВ - Ni-C зеркало. Все зеркала изготовлены в Харьковском политехническом институте. Характеристики каналов и калибровочные значения параметров их элементов представлены в таблице 1.2.

Суммарная среднеарифметическая погрешность определения спектральной яркости составляет ±28 %.

Один экземпляр восьмиканального спектрометра был поставлен в Лос-Аламосскую Национальную Лабораторию, США [19].

Таблица 1.2 - Характеристики каналов спектрометра Екан R Кфильтра Рентгеновский Е/Е кан.

(кэВ) (%) (%) фильтр (мкА/Вт) 0,26 12,8(48,8) 26,7(2,5) 23(0,2) C10H8O4-3,4мкм 1,6±0,0,39 25,7(52) 4,9(1,2) 8,5(0,3) Ti-1,3мкм 0,1±0,0,45 28,3(57) 9,2(2,5) 14(1,2) Ti-1,3мкм 0,14±0,0,52 19,6(61) 9,8(0,5) 12(71) Mg-2,4мкм 0,16±0,0,7 40,6(100) 19,1(4) 26,8(10) Mg-3,1мкм 0,59±0,0,93 31(-) 33,1(-) 55(21) Mg-3,1мкм 2,9±0,1,25 71,8(-) 37(13) Al-5,8мкм 29,8(<1) 0,8±0,1,47 70(-) 55(29) Al-5,8мкм 27,4(<1) 0,5±0,В таблице 1.2 использованы те же обозначения, что и в таблице 1.1, а кан. – спектральная чувствительность канала и точность измерения в случае использования ВРД. В скобках указаны характеристики зеркал и фильтров для второго порядка дифракции.

Для исследования спектральных характеристик РИ водородной плазмы в диапазоне от 0,2 кэВ до 1,5 кэВ был разработан широкополосный трехканальный спектрометр на рентгеновских зеркалах ПВО [20]. Данный спектрометр разрабатывался для взрывных экспериментов, проводившихся с целью зажигания термоядерной реакции в плазме путем магнитогазодинамической кумуляции энергии без использования делящихся материалов. Общий вид спектрометра и схема одного из каналов приведена на рисунке 1.5.

ВРД Катод Фильтр Коллиматоры Зеркало ПВО а) б) Источник РИ Рисунок 1.5 - Общий вид (а) и схема одного из каналов спектрометра (б) На рисунке 1.6 представлено спектральное пропускание одного из каналов спектрометра. Спектральная яркость Ве для каждого канала вычислялась следующим образом [20]:

U ( )d Дж/ср/кэВ (1.5) Be = 1.6 10- Кпроп.кан. SВРД Е ВРД фильтр C8H8 (1мкм) зеркало стекло (40) 0, результирующее пропускание канала 0,0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,Е (кэВ) Рисунок 1.6 - Спектральное пропускание канала 0,2 кэВ В таблице 1.3 представлены основные характеристики трех каналов спектрометра.

Таблица 1.3 - Характеристики каналов спектрометра Еканала (кэВ) E/Е Кпроп. канала SВРД ВРД (см2) (кул/кэВ) 0,2 1,4 0,26 1·10-20 0,0,4 4 0,05 8·10-21 0,1,5 3,1 0,38 1,2·10-21 0, канала Спектральное пропускание Здесь Е/Е – спектральная полоса канала; ВРД – чувствительность ВРД; SВРД – рабочая площадь ВРД.

Суммарная погрешность измерения складывается из погрешностей определения величин, входящих в выражение (1.6) и составляет ±35%.

Для количественных измерений спектральной яркости плазмы проводилась абсолютная калибровка рентгенооптических элементов и детекторов, входящих в состав спектральных приборов. Калибровка проводилась на измерительном комплексе, состоящем из рентгеновского монохроматора РМ-1YМ, рентгеновских дифрактометров и импульсной установки “Микропинч”. Комплекс позволяет проводить абсолютную калибровку всех элементов спектрографов и спектрометров в диапазоне Е=(0,058) кэВ, а также производить настройку спектрографов на решетках.

Калибровка МРЗ проводилась на характеристических линиях РИ анодов рентгеновской трубки: KC- 0,27 кэВ; LlTi-0,395 кэВ; LTi- 0,45 кэВ;

KО- 0,52 кэВ; LFe- 0,7 кэВ; LCu-0,93 кэВ; KMg-1,25 кэВ; KAl-1,48 кэВ.

На рисунке 1.7 в качестве примера представлены угловые зависимости коэффициентов отражения в первом и втором порядках дифракции зеркал Ni-C и W-Si для энергий Е=0,27 кэВ и 0,7 кэВ.

Е=0.27 кэВ Е=0.7 кэВ Е=0.52 кэВ 25 Е=1.48 кэВ 0 17 18 19 20 13 14 , град. ,град.

Рисунок 1.7 - Угловые зависимости коэффициентов отражения Ni-C и W-Si зеркал в первом и втором порядках дифракции При калибровке детекторов в диапазоне энергий квантов от 0,27 до 1,48 кэВ использовалось характеристическое излучение анодов рентгеновской трубки, а энергия 3,2 кэВ “вырезалась” из непрерывного спектра РИ вольфрамового анода трубки.

На рисунке 1.8 представлены характеристические кривые рентгеновской пленки УФ-4 в диапазоне энергий квантов 0,27 – 3,2 кэВ.

К отр,% К отр,% 3, 0. 0.2, 0. 0.2, 0. 0.1,5 1. 1. 3.1,0,0,1E7 1E8 1EN, кв/см Рисунок 1.8 - Характеристические кривые рентгеновской пленки УФ-Полученные результаты определения чувствительности Al катодов в сравнении с данными Лос-Аламосской Национальной Лаборатории (ЛАНЛ) и Ливерморской Национальной Лаборатории (ЛЛНЛ) [21-24] приведены на рисунке 1.9.

ВНИИЭФ(1996) 1E- ЛЛНЛ(1990) ЛАНЛ(1997) ЛАНЛ(1981) ЛАНЛ(1981) 1E-1E-500 1000 1500 20Е, эВ Рисунок 1.9 - Результаты измерения фотоэмиссии Al катодов На рисунке сплошной линией приведена расчетная кривая чувствительности Al катода [24].

Коэффициенты пропускания рентгеновских фильтров измерялись по методике, близкой к методике калибровки фотопленки.

Ниже представлены результаты исследований спектров РИ горячей плазмы в экспериментах с различными типами мишеней на лазерных установках и с термоядерной камерой МАГО (МАГнитное Обжатие).

D Кл/кэВ На рисунке 1.10 представлены спектры германия, полученные с помощью спектрографа на дифракционной решетке в экспериментах по программе создания лабораторного рентгеновского лазера [25].

Ge XXIII Ge XXIII Ge XXIII Ge XXIII J=0? J=0? J=0? J = 0 Ge XXIII Ge XXIII Ge XXIII Ge XXIII J=2? J=2? J=2? J = 2 154 160 180 200 220 240 154 160 180 200 220 240 154 160 180 200 220 240 Рисунок 1.10 - Спектрограммы РЛ на Ne-подобном Ge с линиями =196,06 (J=01) и =232,24 и 236,26 (J=21) Ne-подобного Ge.

Длина облучения мишени 15 мм.

Эксперименты проводились на установке “Искра-5” при одностороннем облучении плоской мишени лазерным излучением в строчку длиной от 7 до 15 мм и шириной ~150 мкм. В качестве мишеней использовались стеклянные пластины с германиевым покрытием толщиной 0,15 мкм. Прямолинейность мишени была не хуже 1 мрад, шероховатость поверхности ~ 0,01 мкм.

На рисунке 1.11 представлены рентгеновские спектры лазерной плазмы мишеней типа hohlraum (а), полученные с помощью двенадцатиканального узкополосного спектрометра РИ, и тонкооболочечных мишеней с конвертером из Fe (б), полученные с помощью восьмиканального узкополосного спектрометра РИ [26-28] в экспериментах на установке “Искра-5” [29]. Спектры мишеней типа hohlraum получены для Al, Ti, Cu и Au материалов покрытия внутренней поверхности мишеней. Все спектральные распределения нормированы на энергию лазерного импульса.

Al 0,0, Спектрометр Ti Расчет Cu Au 0,0,1E-1E-0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 0,1 0,3 1 Е, кэВ Е, кэВ а) б) Рисунок 1.11 - Рентгеновские спектры лазерной плазмы мишеней типа hohlaum а) и тонкооболочечных мишеней с конвертером из Fe б).

На рисунке 1.12 представлен спектр РИ водородной плазмы в опыте с термоядерной камерой МАГО [30,31].

спектр МАГО- Те=0.3 кэВ Те=0.25 кэВ 0,0,1E-0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,Е, кэВ Рисунок 1.12 - Восстановленный спектр РИ плазмы и оцененная температура.

Спектр получен с помощью трехканального широкополосного спектрометра РИ. Камера МАГО представляет собой секционированную камеру с магнитогазодинамическим соплом, в работу которой заложена идея – получить зажигание термоядерной реакции в плазме путем магнитогазодинамической кумуляции энергии без использования делящихся материалов [32]. Запитка камеры в опыте МАГО-9 осуществлялась от спирального взрывомагнитного генератора током 6 МА.

Во второй главе описаны методики и эксперименты исследований характеристик конденсированного состояния покрытий рентгеновских зеркал при импульсном разогреве.

Основной объем результатов, изложенных в главе 1, получен с помощью спектрометров на МРЗ и зеркалах ПВО. Практически во всех лаз лаз Дж/ср/кэВ/Е Дж/ср/кэВ/Е Дж/см /кэВ описанных выше экспериментах, где применялись разработанные автором спектрометры, исследовалась горячая плазма, которая является мощным источником рентгеновского, светового или рассеянного лазерного излучений, а также потоков фрагментов самой плазмы. Между тем, к началу разработки автором этих приборов, стойкость рентгеновских элементов не была исследована. Доля рассеянного ЛИ в экспериментах на установке “Искра-5” с энергией облучения ~10 кДж оценивается величиной 30 % [33], а энергия РИ (45) кДж. Очевидно, для обеспечения безопасной эксплуатации зеркал необходимо знать предельные, вызываемые вышеперечисленными факторами воздействия и тепловые нагрузки, при которых еще не происходит заметного изменения отражательной способности зеркал.

Изучение стойкости зеркал к комплексному воздействию является очень сложной задачей, поэтому автор посчитал разумным исследовать стойкость к световому и рентгеновскому воздействиям отдельно. В качестве светового источника использовалось лазерное излучение. Идея экспериментов заключалась в контроле отражательной способности зеркал с помощью зондирования рентгеновским излучением их поверхности, подвергнутой лазерному или рентгеновскому нагреву.

Выполнен анализ физики поглощения металлических зеркал рентгеновским и лазерным излучениями. Описаны методики рентгенооптических измерений.

Представлены результаты экспериментов по исследованию покрытий алюминиевых зеркал полного внешнего отражения, в которых разогрев импульсами РИ моделировался импульсами лазерного излучения.

Анализ физики поглощения РИ зеркалами ПВО из металлов показал, что данные по лучевой стойкости можно получить в модельных экспериментах, имитируя нагрев их поверхности импульсным ЛИ оптического (в частности, ИК) диапазона подходящей интенсивности и длительности. Такое моделирование возможно, несмотря на различие физических процессов поглощения ЛИ и РИ веществом. При поглощении рентгеновского кванта образуются фото- и оже-электроны, которые за время 10-14 с передают энергию вторичным электронам (E~30 эВ), а те, в свою очередь, перераспределяют ее между свободными электронами металла.

Электрон-фононный процесс передачи энергии атомам происходит за ~10-11 с. При поглощении лазерного кванта с 1 мкм электроны возбуждаются лишь до уровня энергии порядка 1 эВ, а затем примерно за то же время передают энергию атомам. Поскольку времена релаксации возбуждении много меньше длительностей греющих импульсов, различие механизмов энерговыделения при поглощении рентгеновских и лазерных квантов в рассматриваемом случае несущественно, и воздействие сводится к импульсному нагреву вещества.

Модельные эксперименты по исследованию термической стойкости зеркал ПВО из алюминия проводились на установке «Искра-4» [34]. Длина волны ЛИ составляла 1,3 мкм, энергия импульса ~40 Дж, длительность импульса (0,40,6) нс. Оптическая схема опыта и схема регистрации РИ представлена на рисунке 2.1.

7 9 1 10 а) б) 1 - светоделительное зеркало, 2 - линза, 3 - «глухое» зеркало, 4 - линза, 5 - рентгеновская мишень, 6 - испытуемое зеркало, 7 - рентгеновская фотопленка, 8 - нож, 9 - диафрагма, 10 - фильтр РИ, 11 - вакуумная камера Рисунок 2.1 - Оптическая схема опыта (а) и схема регистрации РИ (б) Были проведены две серии измерений. В первой из них для получения импульса РИ использовалась мишень из висмута. Для выделения участка спектра вблизи hl,25кэВ применялись фильтры из А1 с суммарной толщиной 22 мкм. Во второй серии использовалась титановая мишень, а участок спектра вблизи h4,7 кэВ выделялся с помощью двух фильтров из Ti толщиной по 3,2 мкм на подложках из лавсана толщиной 20 мкм.

Погрешность измерений коэффициентов отражения РИ была не хуже 30 %.

Испытуемые зеркала ПВО представляли собой полированные пластины площадью 1010 мм2 из стекла К8 толщиной 5 мм с напыленным слоем Атолщиной ~1 мкм. Поглощательная способность зеркал при комнатной температуре на длине волны ЛИ 1,3 мкм составила Кпог.=(4,3±0,47) %.

Основные результаты экспериментов приведены в таблице 2.1, где указаны средние энергии полосы, выделяемой К-окном пропускания использованных фильтров из спектра падающего РИ.

Таблица 2.1 Основные результаты двух серий экспериментов № Qпад, Rх Rг/Rх h, , опыта Дж/смкэВ град 1 1,30 1,03 0,33 0,2 0,37 0,23 0,82 3 0,59 1,25 1,03 0,36 4 1,20 0,97 0,55 0,5 0,05 0,71 0,05 6 0,05 4,7 0,31 0,92 7 0,62 0,47 0,18 0,8 0,45 0,35 0,70 Примечание. Qпад - средняя по пятну плотность падающей на зеркало энергии ЛИ; h-средняя энергия полосы РИ, выделяемой рентгеновскими фильтрами; - угол скольжения РИ относительно плоскости зеркала; Rx - коэффициент отражения РИ от «холодной» поверхности зеркала; Rг/Rx - относительное изменение коэффициента отражения РИ от «горячего» участка поверхности зеркала.

Результаты расчетов разогрева алюминиевого зеркала для гауссовой формы лазерного импульса при двух значениях плотности поглощенной энергии ЛИ с учетом удельных теплот фазовых переходов представлены на рисунке 2.2.

25Тисп. 0,5 нс 9 0,5 нс 1 нс 800 1 нс Тпл.

1,5 нс 20 1,5 нс 7 2 нс 2 нс 2,5 нс 6 2,5 нс 15 3 нс 3 нс 5Тпл. 41032510 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,мкм мкм а) б) Рисунок 2.2 - Распределение температуры по толщине Al зеркала:

а) - Qпогл = 0,1 Дж/см2; б) - Qпогл= 0,05 Дж/смНа рисунке 2.3 приведены измеренная зависимость отражательной способности зеркала ПВО и рассчитанная зависимость температуры его поверхности от плотности потока падающей энергии ЛИ.

1,2 22 20 1,18160,14120,108Тпл 0,640,20,0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,Дж/смРисунок 2.3 - Зависимости относительной отражательной способности зеркала ПВО из алюминия и температуры его поверхности от плотности потока падающей энергии ЛИ: l - hl,25 кэВ; 2- h4,7 кэВ.

Тпл. —температура плавления Т, К Т, К Т,К г х R /R При потоках Qпад0,6 Дж/см2 (Qпог0,025Дж/см2) отражающие свойства зеркала не ухудшаются. Заметный спад отражения наблюдается при Qпад1 Дж/см2 (Qпог>0,04 Дж/см2). Таким образом, ухудшение отражения наступает при потоках энергии ЛИ, нагревающих поверхность до температуры, превышающей температуру плавления вещества [113].

Методика рентгенооптических измерений при исследовании стойкости многослойных зеркал (Cr-C, Mo-C, Ni-C и W-Si) при воздействии на них лазерного излучения аналогична методике в экспериментах с зеркалами ПВО. Тестирование зеркал осуществлялось непосредственно в эксперименте или после на рентгеновском дифрактометре. На зеркалах лазерное пятно формировалось в виде прямоугольной полоски размером 20х1 мм2. Энергия лазерного импульса в экспериментах варьировалась в пределах от 72 до 87 мДж, а поток лазерного излучения на образцах изменялся в диапазоне от 1,8·107 до 6108 Вт/см2. На рисунке 2.представлены поверхность W-Si зеркала после облучения шестью различными потоками и дифрактограмма, полученная вдоль поверхности зеркала на энергии излучения Cu K (=1,54 ).

1,0, W/Si 0,0,0,0,0 5 10 15 20 мм а) б) Рисунок 2.4 - Поверхность W/Si зеркала после облучения а) и его дифрактограмма б) Из рисунка 2.4 видно, что при потоке ЛИ W 1,8·107 Вт/смотражение практически не изменилось, а при W 5,4·108 Вт/см2 - упало в раз.

При нагреве излучением многослойных структур зона распространения тепла охватывает большое число слоев. Поэтому описание теплопереноса в таких средах ведется в терминах усредненных по разнородным слоям коэффициенте теплопроводности <> и теплоемкости вещества , что позволяет описать процесс нагрева как распространение тепла в гомогенной среде и определить температуру как на поверхности, так и в глубине вещества, и установить пороговые величины потоков излучения, при превышении которых многослойные покрытия разрушаются.

Усредненное уравнение теплопроводности решалось с помощью пакета программ FEMLAB 3.0 [35] с учетом фазовых переходов.

отр.

К На рисунке 2.5 приведены результаты расчетов для гауссовой формы лазерного импульса при двух значениях плотности поглощенной энергии ЛИ.

лазерный импульс 0 мкм лазерный импульс 70 0,14 мкм 0 мкм 3 0,15 мкм Тисп(W) 0,14 мкм 60300 0,2 мкм 0,15 мкм 0,5 мкм 0,2 мкм 502 0,5 мкм 40Тпл(W) 230Тисп(Si) 120100 Тпл(Si) 100 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,t, нс t, нс а) б) Рисунок 2.5 - Распределение температуры по толщине W-Si зеркала а) – Qпогл = 0,006 Дж/см2; б) - Qпогл= 0,19 Дж/смВидно, что при Qпог=0,19 Дж/см2 температура на поверхности зеркала превышает температуру кипения тугоплавкого элемента структуры – вольфрама. Суммарная толщина слоев для данного зеркала составляет ~0,2 мкм. Практически для всех слоев структуры температура превысила температуру плавления кремния.

На рисунке 2.6 приведена экспериментальная зависимость относительной отражательной способности W-Si зеркала вместе с расчетной зависимостью температуры его поверхности от плотности потока поглощенной энергии ЛИ.

W-Si Rг/Rх 701,Тисп(W) 600,500,40Тпл(W) 30Тисп(Si) 0,20Тпл(Si) 0,100,0,00 0,05 0,10 0,15 0,Дж/смРисунок 2.6 - Зависимости относительной отражательной способности зеркала W-Si и температуры его поверхности от плотности потока поглощенной энергии ЛИ Т, С Т, С г х R /R Т, С Видно, что при Qпог0,006 Дж/см2 отражающие свойства W-Si зеркала не ухудшаются. Заметный спад отражения наблюдается при Qпог>0,19 Дж/см2.

На рисунке 2.7 представлены экспериментальные зависимости относительной отражательной способности Ni-C, W-Si и Al зеркал от плотности потока поглощенной энергии ЛИ, полученные при длительностях лазерного импульса ~0,5 нс. Видно, чем выше термостойкость покрытия зеркал, тем выше их лучевая стойкость. Наблюдается, в пределах погрешности измерений, линейный закон падения отражательной способности покрытий зеркал от Qпог.

1, Ni-C W-Si 0, Al 0,0,0,0,0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,Дж/смРисунок 2.7 - Экспериментальные зависимости относительной отражательной способности Ni-C, W-Si и Al зеркал от плотности потока поглощенной энергии ЛИ Воздействие РИ на МРЗ исследовалось на лазерной установке “Искра-4 по схеме, представленной на рисунке 2.8.

1 - мишень-источник РИ, 2 - защитный фильтр, 3 и 6 -фильтры РИ, 4 - испытуемое зеркало, 5 - диафрагма, 7 - оптический фильтр, 8 - регистратор.

Рисунок 2.8 - Схема измерения отражательной способности зеркал Прозрачный для РИ фильтр 2 защищал поверхность зеркала от рассеянного ЛИ и продуктов разрушения мишени. Фильтр 3, перекрывающий половину сечения падающего рентгеновского пучка, г х R /R использовался для формирования на поверхности зеркала двух областей с различными плотностями потоков падающего излучения, что позволяло одновременно регистрировать излучение, отраженное от нагретого и “холодного” участков поверхности зеркала. Фильтр 6, аналогичный фильтру 3, устанавливался перед регистратором, чтобы обеспечить одинаковое ослабление по всему сечению пучка. Излучение, отраженное “холодным” участком поверхности зеркала, являлось опорным.

На рисунке 2.9 представлены денситограммы РИ, отраженного от “холодной” (1) и “горячей” (2) поверхностей МРЗ Сr-С. Источником РИ являлась мишень из золота, облученная потоком лазерного излучения 1014 Вт/см2. Длительность рентгеновского импульса на полувысоте 0.5 1 нс.

Спектр излучения золотой мишени в диапазоне длин волн 12,517 для данного зеркала эквивалентен непрерывному.

1, 1,1,1,1,0,0,12.5 15.9 17.5 () Еx, Дж/см 0,0,07 0,Рисунок 2.9 - Денситограммы РИ, отраженного от “холодной” (1) и “горячей” (2) поверхностей зеркала Сr-С.

Из рисунка видно, что при плотности энергии РИ Еx 0,07 Дж/смотражение практически не изменилось, а при Еx 0,18 Дж/см2 упало почти до нуля. На поверхности зеркала после облучения видимые повреждения отсутствовали.

На рисунке 2.10 приведены результаты расчетов температуры поверхности зеркала Сr-С в случае облучения потоком РИ плазмы Au с длительностью импульса x = 1 нс при двух значениях плотности энергии греющего РИ Ех. Ближняя к источнику область зеркала прогрелась до Т 23000К, превысив температуру плавления хрома Тпл.Сr=19000К [36].

D импульс РИ импульс РИ 0 мкм 30 0 мкм Тисп(Cr) 1200 0.05 мкм 0.05 мкм 0.1 мкм 0.1 мкм 251000 0.15 мкм 0.15 мкм 0.2 мкм Тпл(C) 0.2 мкм 20 0.25 мкм 8 0.25 мкм 0.3 мкм 0.3 мкм 156104520,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,t, нс t, нс а) б) Рисунок 2.10 - Зависимости температуры поверхности Cr-C зеркала от времени а) – Ех = 0,07 Дж/см2; б) - Ех = 0,18 Дж/смТретья глава посвящена разработке методик и приборов флуоресцентной спектроскопии гетерогенных сред. В качестве гетерогенной среды использовался транспортный белок крови человека – альбумин.

Предварительные данные по разрешенной во времени флуоресцентной спектроскопии белковых структур, каковым является, в частности, альбумин, показали, что главные события, свидетельствующие об изменении конформации альбумина, должны быть зарегистрированы за время ~100 пикосекунд. Альбумин – главный (более 50 % по массе) белок плазмы крови, выполняющий в организме перенос низкомолекулярных гидрофобных и амфифильных веществ. Более того, альбумин является активным участником множества процессов, а изменение его конформации – прежде всего изменение конформации связывающих центров альбумина – может являться одним из неизвестных ранее и чрезвычайно важных факторов патогенеза заболеваний. В НИИ физико-химической медицины были разработаны новые физические подходы к изучению структуры альбумина флуоресцентными методами, открывающие широкие возможности для изучения флуоресценции гетерогенных сред, каковыми являются белки [37-39]. Материалом исследования служили образцы сыворотки 24 пациентов, находившихся на стационарном лечении в Московском НИИ психиатрии, и 24 доноров без соматической и психической патологии (группа сравнения).

На рисунке 3.1 представлена принципиальная схема экспериментов по флуоресцентной спектроскопии.

Возбуждение Поглощение Флуоресценция Рисунок 3.1 - Схема экспериментов по флуоресцентной спектроскопии Т, С Т, С Основная цель данных исследований - прояснить детали молекулярного механизма конформационных изменений альбумина при психических расстройствах. Специально для исследования альбумина в составе плазмы крови в Институте монокристаллов (Харьков, Украина) была синтезирована серия флуоресцирующих красителей. В результате анализа свойств этих веществ в НИИ ФХМ был выбран зонд N(карбоксифенил)имид 4-(диметиламино)нафталевой кислоты, получивший название К-35. При добавлении К-35 в плазму крови молекула К-связывается только с альбуминовыми связывающими центрами, и флуоресценция зонда возрастает в десятки раз – хотя кроме альбумина в плазме крови присутствуют сотни других белков. На рисунке 3.2 показана конформация молекулы К-35 [40].

O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O N N N N N C N C N C N CHC N CHC N CHC N CHN N N N N N N N N O O O O O HO HO HO HO HO N HO N HO N Z Z Z Z N N N N N X X X X Me Me Me Me Me O O O O O O O O O O O O O O O CH CH CH CH Me Me Me Me Me Y Y Y Y Рисунок 3.2 - Схематическое представление конформации молекулы К35 в вакууме. Плоскость нафталимида обозначена как XY, где ось Х совпадает с осью молекулы Опыт, накопленный при разработке рентгеновских спектрометров и методик регистрации, предназначенных для исследований быстропротекающих процессов, использован автором для создания экспериментальной методики исследования спектров импульсной флюоресценции биологических объектов, в частности, объектов на основе альбумина, возбуждаемой ЛИ пикосекундной длительности.

Экспериментально было получено, что максимальная эффективность возбуждения молекул биологического образца на основе плазмы крови достигается при накачке излучением с длиной волны ~440 нм. Поэтому, для большей эффективности, разрабатываемая установка должна излучать в диапазоне 400-480 нм. Длительность флуоресценции составляет наносекунды после возбуждения молекул [41,42]. Поэтому для точного измерения всего процесса флуоресценции длительность импульса накачки должна быть существенно меньше 1 нс.

При работе с биологическими образцами необходимо обеспечивать режим накачки без разогрева самого образца, но обеспечивающий необходимый выход фотонов для надежной регистрации.

Численные расчеты и модельные эксперименты по облучению биологического образца лазерным импульсом позволили оптимизировать источник возбуждения и разработать установку для проведения исследований. В качестве источника возбуждения флуоресценции был применен полупроводниковый лазер LDH-P-C-470.

В качестве скоростного регистратора использовался промышленный фотохронограф ФР-7, усовершенствованный в процессе работы. Для увеличения эффективности регистрации оптимизирована оптическая схема фотохронографа и осуществлен переход на частотный режим, для чего была модернизирована электрическая схема блока развертки. Новый блок развертки позволяет использовать фотохронограф в частотном режиме до 10 МГц. Предельное временное разрешение прибора в частотном режиме составило ~ 50 пс, а нелинейность развертки ±5 %, что обеспечивает необходимую точность измерений.

Для регистрации сигналов с выхода электронно-оптического преобразователя фотохронографа использовался цифровой фотоаппарат.

Для статистической обработки зарегистрированных изображений была разработана программа Screen Process Static’s (SPS), работающая с 8 битным изображением, имеющим 256 оттенков серого цвета. При обработке файла изображения создается двухмерный массив, отвечающий полному количеству пикселей изображающего кадра. Программно осуществляется усреднение интенсивности по нескольким пикселям изображения.

Тестирование созданой системы регистрации спектров флуоресценции проводилось по физическим стандартам при помощи тестового биологического образца №624, предоставленного НИИ ФХМ, со временем затухания ~12,7 нс.

На рисунке 3.3 представлена зависимость от времени интенсивности флуоресценции облучаемого образца. Характерное время затухания флуоресценции в е раз равно 12,8 нс.

1,погрешность измерения 5% Образец №60, exp 0,tзатухания=12.8 нс 0,0,0,15 20 25 30 35 нс Рисунок 3.3 – Затухание флуоресценции биологического образца Подготовка сывороток крови для проведения исследований (смешивание зонда К-35 с сывороточным альбумином человека) осуществлялась по методике, разработанной в НИИ ФХМ. В нормальном состоянии сывороточный альбумин человека (ЧСА) находится при Инт.

температуре ~370С, что выше обычной комнатной температуры. Поэтому было необходимо исследовать спектр флуоресценции при разогреве биологических образцов в диапазоне от 170С до 390С.

Численным моделированием показано, что для однородного объемного прогрева биологического образца длина волны должна находиться в диапазоне от 0,65 до 1 мкм. Поэтому в качестве источника тепла были применены полупроводниковые лазерные диоды с длиной волны 1 мкм, разработанные в НИФТИ ННГУ. Максимальное поглощение излучения и однородность разогрева образца обеспечивались за счет многократного прохождения излучения через нагреваемый образец. Схема представлена на рисунке 3.4.

1 – исследуемый образец, 2 – лазерный диод, 3 – отражающая сфера.

Рисунок 3.4 - Конструктивная схема разогрева биологического образца Исследуемый образец помещался в центр сферической капсулы с зеркальным покрытием внутренней поверхности. Измеренный коэффициент отражения поверхности составил Котр.0,85. При последовательных отражениях светового луча инвариантом является величина его прицельного параметра, то есть наименьшего расстояния, на которое луч приближается к центру сферы. Поэтому, луч света, рассеянный капсулой, после отражения от зеркальной стенки, вновь пройдет через область расположения образца в центре сферы.

При величине коэффициента отражения =0,9 эффективность Sиспользования световой энергии S1 = может быть увеличена в 10 раз, а 1- время нагрева уменьшено.

Максимальный угол расходимости излучения лазерного диода составляет ~300. Из элементарного расчета следует, что исследуемый образец объемом ~0,16 см3 должен располагаться от источника на расстоянии 10 мм, чтобы оказаться в конусе его излучения. Поэтому, внутренний диаметр капсулы ~20 мм. Максимальная световая мощность для данного типа лазерного диода составила 1,4 Вт. Плавный разогрев образца осуществлялся от комнатной температуры Ткомн.=17,50 С до 450 С.

С помощью разработанной системы разогрева биологических образцов исследован спектр флуоресценции. На рисунке 3.5 представлены экспериментальные кривые затухания спектра флуоресценции при изменении температуры образца с 17,50 С до 38,50 С.

1 17.5 град.

1 21.9 град.

35.9 град.

1 38.5 град.

0 10 20 30 40 t, нс Рисунок 3.5 - Экспериментальные кривые затухания флуоресценции Видно, что при увеличении температуры образца растет интенсивность флуоресцентного излучения.

Проведенные исследования показали изменения интенсивностей регистрируемых световых сигналов при изменении температуры образца.

Поэтому дальнейшие измерения флуоресценции проводились при одинаковых температурных режимах.

Описан метод флуоресцентной спектроскопии с высоким временным разрешением, позволяющий проводить быструю регистрацию флуоресценции зонда К-35, расположенного непосредственно в связывающих центрах молекулы альбумина. Связывание К-35 с ЧСА имеет сложный характер, а затухание флуоресценции К-35 в альбумине описывается тремя экспонентами F(t) = A9 exp(–t /9 ns) + A3 exp(–t /3 ns) + A1(–t /1 ns) с амплитудами А9, А3 и А1. В процессе исследований было получено, что при изменении ионной силы среды от 0,159 М до 0,02 М изменяются амплитуды А9, А3 и А1, что обусловлено влиянием ионной силы на комплекс альбумин-флуоресцентный зонд К-35. Ионная сила определяется концентрацией ионов в растворе и изменяется путем добавления соли (NaCl). Приготовленный раствор сывороточного альбумина человека имеет ионную силу 0,02М (М-моль). Однако нормальная величина ионной силы для физиологического состава в организме человека составляет 0,159М.

Проведены исследования молекулярной природы конформационных изменений в молекуле альбумина у пациентов с шизофренией на основе флуоресцентной спектроскопии с временным разрешением 50 пс.

На рисунке 3.6 представлены обработанные фотохронограммы, полученные для различных образцов крови больных и здоровых пациентов.

Инт.

Все измерения с образцами проводились при температуре 240С.

Фотохронограммы нормировались на максимум с ионной силой 0,02М.

1,1, Донор 1,2 Больной 0, 0.159М 0.159М 0.02М 1, 0.02М 0,0,0,6 0,0,0,0,0,0,0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 нс нс Рисунок 3.6 - Обработанные фотохронограммы для образцов крови больных и здоровых пациентов Как видно из рисунка, характерным отличием фотохронограмм больного от здорового пациента является интенсивность в максимуме амплитуды с ионной силой 0,159М, причем максимальная амплитуда не одинакова у разных больных и варьируется от 1,04 до 1,4. На рисунке 3.представлена диаграмма влияния изменения ионной силы раствора на максимальную амплитуду у доноров-добровольцев и больных шизофренией с первым эпизодом заболевания. По вертикальной оси – соотношение амплитуд I при низкой и высокой ионной силе.

1,1,1,0,0,0,0,0,1 Здоровые Больные Рисунок 3.7 - Диаграмма влияния изменения ионной силы раствора на максимальную амплитуду у доноров-добровольцев и больных шизофренией Выполненные эксперименты по исследованию флуоресценции сред на основе транспортного белка крови альбумина позволили впервые установить, что конформация и физико-химические свойства альбумина человека изменены при шизофрении не только в процессе терапии, но уже при первом ее эпизоде до лечения.

Инт.

Инт.

I(0,02M)/I(0,159M) ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Создан и введен в эксплуатацию комплекс методик и абсолютнокалиброванных спектральных приборов для измерений характеристик РИ горячей плазмы в спектральном диапазоне (0,053) кэВ с высокими спектральным Е/Е 202000, временным ~0,2 нс и пространственным ~250 мкм разрешениями, состоящий из:

- обзорных спектрографов на отражающих сферических ДР;

- 12-канального узкополосного спектрометра на МРЗ и кристаллах;

- 8-канального узкополосного спектрометра на МРЗ;

- 3-канального широкополосного спектрометра на зеркалах ПВО.

2. Создан и введен в эксплуатацию калибровочный комплекс методик и приборов, позволивший провести исследование с точностью (210) % абсолютных характеристик рентгенооптических элементов (МРЗ ДР и рентгеновских фильтров) и регистраторов РИ (рентгеновских пленок и вакуумных рентгеновских диодов) в диапазоне энергий квантов h=(0,110) кэВ со спектральным разрешением Е/Е 202000.

3. Исследованы спектры РИ горячей плазмы в экспериментах по ЛТС с различными типами мишеней (плоские, многослойные, сферические, цилиндрические, газообразные) и взрывных экспериментах с термоядерной МГД камерой МАГО.

4. Измерены эффективные температуры лазерной плазмы сферических мишеней и водородной плазмы в камере МАГО.

5. Исследована стойкость рентгенооптических элементов при воздействии на них мощных потоков лазерного и рентгеновского излучений наносекундной длительности.

6. Разработана эффективная методика расчета разогрева поверхности зеркал рентгеновским и лазерным излучениями с учетом удельной теплоты фазовых переходов материалов.

7. Определены критерии стойкости и ухудшения отражательной способности рентгеновских зеркал.

8. Исследована молекулярная природа конформационных изменений в молекуле альбумина у пациентов с шизофренией на основе флуоресцентной спектроскопии.

9. Получены результаты по изменению конформации и физикохимических свойств альбумина человека при шизофрении не только в процессе терапии, но уже при первом ее эпизоде до лечения.

ПРИЛОЖЕНИЕ В приложении 1 описана программа и приведены примеры расчетов.

С помощью программы в спектральном диапазоне (0,0130) кэВ для всех элементов таблицы Менделеева проводились расчеты:

- коэффициентов отражения для покрытий рентгеновских зеркал ПВО с учетом шероховатостей;

- коэффициентов пропускания рентгеновских фильтров.

С помощью программы выполнялись следующие процедуры:

- при разработке рентгеновских спектрометров осуществлялась оптимизация характеристик зеркал ПВО и фильтров;

- при калибровке спектральных элементов спектрометров на рентгеновском монохроматоре осуществлялась оптимизация состава и толщины фильтров для формирования монохроматического излучения;

- осуществлялись расчеты состава и толщины рентгеновских фильтров для разработки методик в экспериментах по исследованию характеристик покрытий рентгеновских зеркал при импульсном разогреве.

ПРИЛОЖЕНИЕ В Приложении 2 приведены результаты оценки разогрева W-C, Ni-C и W-Si многослойных рентгеновских зеркал на установке “Искра-5” в опытах с мишенями типа “хольраум” с использованием известных экспериментальных данных по рассеянию лазерного и рентгеновского излучений.

По результатам экспериментов, изложенных в главе 2, была определена геометрия постановки зеркал на камере взаимодействия от источника РИ, обеспечивающая их нормальное функционирование продолжительное время без изменения характеристик.

Цитированная литература 1. Neuman M. Short time lag of spark breakdown. Phys. Rev. V.52, p.652-654, 1937.

2. Fletcher R.C. Impulse breakdown in the 10-9s range of air at atmospheric pressure. Phys. Rev. V.76, p.1501, 1949.

3. Dickey F.R. Contribution to the theory of impulse breakdown. J. Appl. Phys.

V.53, p.1336, 1952.

4. Tzallas P., Charalambidis D., Papadogiannis N. et al. Direct observation of attosecond legit bunching. Nature, V.426, №20, p.267-271, 2003.

5. Бабич Л.П., Лойко Т.В., Цукерман В.А. Высоковольтный наносекундный разряд в плотных газах при больших перенапряжениях, развивающийся в режиме убегания электронов. УФН., Т.160, с.49-80, 1990.

6. Babich L.P. High-Energy Phenomena in Electric Discharges in Dense Gases:

Theory, Experiment, Natural Phenomena. Futerpast. Arlington. Virginia, 2003.

7. Бабич Л.П. Анализ нового механизма убегания электронов и рекордных токов убегающих электронов, достигнутых в новых экспериментах с разрядами в плотных газах. УФН, Т.175, с.1069-1091, 2005.

8. А.В.Бессараб, С.Г.Гаранин, Г.А.Кириллов и др. Эксперименты на установках “Искра-4” и “Искра-5”: развитие диагностик и результаты последних двух лет. Доклад 9 совещания по диагностике высокотемпературной плазмы, С.Петербург, 1997.

9. Knight L.V., Thorne J.M., Toor A. et al. // Rev. Phys. Appl. V. 23. p. 1631, 1988.

10. Kohler D., Gunman J.L., Watson BA. et al. // Rev. Sci. Jnstrum. V. 56. p. 812, 1985.

11. Lee R.W., Eckart MJ., Kilkenny J.D. et al. SPIE. V. 831. X-ray from Lasers Plasmas. 1987.

12. Виноградов А.В., Брытов И.А., Грудский А.Я. и др. Зеркальная рентгеновская оптика. Под общей ред. Виноградова А.В. Л.:

Машиностроение, с. 32-33, 1989.

13. Виноградов А.В., Кожевников И.В. Отражение и рассеяние рентгеновского излучения от шероховатых поверхностей// Труды ФИАН, № 196, М. Наука, 1989.

14. Gryzunov, Y. A.; Syrejshchikova, T. I.; Komarova, M. N.; Misionzhnik, E.

Y.; Uzbekov, M. G.; Molodetskich, A. V.; Dobretsov, G. E.; Yakimenko, M. N.

Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. (A) A-448, p. 478-482, 2000.

15. Dobretsov, G. E.; Gryzunov, Y. A.; Komarova, M. N.; Syrejschikova, T. I.;

Yakimenko, M. N. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. (A) A405, p. 344-347, 1998.

16. Dobretsov, G. E.; Syrejschikova, T. I.; Gryzunov, Y. A.; Yakimenko, M. N. J Fluorescence 8, p. 27-34, 1998.

17. Зайдель А.Н. Основы спектрального анализа. М. Наука, 1965.

18. Бессараб А.В., Кунин А.В. и Токарев В.А. Комплекс диагностики для исследования мягкого рентгеновского излучения лазерной плазмы в экспериментах на установках “Искра-4” и “искра-5”. Тез. докладов IX совещания по диагностике высокотемпературной плазмы. Санкт-Петербург, с.82, 1997.

19. The spectrometer on the TRIDENT laser facility to measure the radiation temperature of small Au Hohlraums / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, J.A. Coble [et al.] // Plasma Phys. Rep. V. 24, p. 180, 1998.

20. С.Ф.Гаранин, Е.М.Кравец, В.И.Мамышев, В.А.Токарев. Статистический подход к рассмотрению излучения многозарядных ионов в плазме с корональным равновесием. Физика плазмы, т.35, №8, 2009.

21. Cairns R.B. and Samson J.A.R. J. Opt. Soc. Am. 56, p.1568, 1966.

22. Saloman E.B. Appl. Opt. V.17. p.1489, 1978.

23. Gaines J.L. and Hansen R.A. J. Appl. Phys. V.47. p.3923, 1976.

24. Eliseenko L.G., Schmelev V.N. and Rumsh M.A. Zh. Tekh. Fiz. 38, 1968.

p.175; Sov. Phys.-Tech. Phys. 13, p.122, 1968.

25. Starikov F.A., Bessarab A.V., Gasparyan P.D. et. al Modeling and experimental investigations of x-ray laser in RFNC-VNIIEF SPIE Vol.5197 Soft x-ray lasers and applications V (2003) / 26. Бельков С.А., Бессараб А.В., Долголева Г.В., Кунин А.В. и Токарев В.А.

Регистрация спектра МРИ лазерной плазмы мишеней непрямого сжатия с конвертерами из различных материалов на установке “Искра-5”. Тез.

докладов IX совещания по диагностике высокотемпературной плазмы.

Санкт-Петербург, 1997, с.81.

27. Бельков С.А., Бессараб А.В., Воинов Б.А. и др. Диагностика РИ частично прозрачной плазмы Fe и Al мишеней типа МОК. Доклад на международных Забабахинских научных чтениях. Снежинск, сентябрь 1928. Bel’kov S.A., Bessarab A.V., Gaidash V.A. et. al. X-ray diagnostics of almost transparent Fe plasma of inverted corona target. 25th ECLIM,Book of Abstract, May, 1929. Ф.М.Абзаев, В.И.Анненков, В.Г.Безуглов и др. Письма в ЖЭТФ, 58, c.28, 1993.

30. Л.П.Бабич, В.И.Дудин, А.В.Ивановский и др. Влияние эффекта Холла на динамику плазмы в камере МАГО Физика плазмы, т.39, №1 2031. С.Г.Гаранин, Е.М.Кравец, В.И.Мамышев, В.А.Токарев. Статистический подход к рассмотрению излучения многозарядных ионов в плазме с корональным равновесием. Физика плазмы, т.35, №8, 2032. Мохов В.Н., Чернышев В.К., Якубов В.Б. и др. ДАН СССР, 1979, Т.247, с.33. Бессараб А.В., Зарецкий А.И., Кунин А.В. и др. Физика плазмы, Т. 20, №2, с.229-232, 1994.

34. Кормер С.Б. II Изв. АН СССР. Сер. физ. Т. 44. с. 2002, 1980.

35. FEMLAB Modeling Guide. Chapter 7: Heat Transfer, COMSOL AB, December p.108 - 134, 2003.

36. А.В.Бессараб, С.В.Бондаренко, А.И.Зарецкий и др. Исследование стойкости рентгеновских зеркал при действии на них лазерного излучения наносекундной длительности Поверхность, Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. №1, с.23, 2037. Грызунов Ю.А, Н.В.Смолина, Г.Е.Добрецов, М.Г.Узбеков, Э.Ю.Мисионжник, Н.М.Максимова, Н.Я.Курмышева, Т.И.Сырейщикова, А.А.Комар. «Конформационные изменения альбумина при психических расстройствах». Материалы II Международной конференции «Современные информационные и телемедицинские технологии для здравоохранения», Минск: 2008, стр. 158-138. M.G Uzbekov, E.Y Misionzhnik, I.Ya Gurovich, et. al. «Biochemical changes in first-episode drug-naive schizophrenic patients» на 2nd European Conference on Schizophrenia research, Берлин, Германия, 21-23 сентября 2039. M.G, Uzbekov, N.V. Smolina, T.I. Syrejshchikova, et. al. «BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL ASPECTS OF THE PATHOPHYSIOLOGY OF FIRST - EPISODE SCHIZOPHRENIA». 2nd Eastern European Psychiatric Congress, Moscow, October 27-30, 2040. Альбумин сыворотки крови в клинической медицине; Грызунов, Ю.А.;

Добрецов, Г. Е. Eds.; Ириус: Москва, 1994.

41. Aguzzi, A.; Weissmann, C. Nature, 389, p.795-823, 1997.

42. Dobretsov, G. E.; Gryzunov, Y. A.; Komarova, M. N.; Syrejschikova, T. I.;

Yakimenko, M. N. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. (A), A405, p.344-347, 1998.

Список авторских публикаций по теме диссертации [A1] Лазерное моделирование действия РИ на зеркала ПВО / В.А. Токарев, Н.В. Жидков, А.И. Зарецкий, В.Г. Рогачев [и др.] // Известия АН СССР сер.физ. – 1990. - Т.54, №10 - С. 2045-2050.

[A2] Characteristics of solid Xe plasma soft X-ray produced in experiments at iodine laser facility Iskra-4 / V.A. Tokarev, F.M. Abzaev, A.V.

Belotserkovets, S.A. Bel’kov [et al.] // SPIE Vol.1980 Iodine Lasers and Applications – 1992. – P. 69-74.

[A3] Комплекс спектрографов для исследования МРИ лазерной плазмы на установках “Искра-4” и “Искра-5” / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, С.А.

Бельков и Н.В. Жидков // Физика плазмы - 1994. - Т.20, №1, - С. 90-92.

[A4] Получение высокотемпературной плазмы при облучении микросфер на лазерной установке “Искра-5” / В.А. Токарев, Ф.М. Абзаев, В.И.

Анненков [и др.] // Письма в ЖЭТФ. – 1993. – Т. 58, вып. 1, - С. 28-30.

[A5] Исследование стойкости многослойных рентгеновских зеркал при действии на них мощного рентгеновского излучения лазерной плазмы наносекундной длительности / В.А. Токарев, А.И. Зарецкий, Г.Ф.

Насыров [и др.] // Физика плазмы – 1994. – Т. 20, №2, - С. 229-232.

[A6] X-ray generation inside a spherical hohlraum:”Iskra-5” experimental results and simulations / V.A. Tokarev, S.A. Bel’kov [et al.] // 24th ECLIM, Book of Abstract, Madrid, - 1996.

[A7] Analysis of experiments on Iskra-5 facility with hohlraum covered by materials with different Z / V.A. Tokarev, S.A. Bel’kov [et al.] // 24th ECLIM, Book of Abstract, Madrid, - 1996.

[A8] Исследование турбулентного перемешивания при ускорении мишеней на установке “Искра-4” / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, С.А. Бельков [и др.] // ЖЭТФ. – 1997. -Т. 111, вып. 3, - С. 882-888.

[A9] Регистрация спектра МРИ лазерной плазмы мишеней непрямого сжатия с конверторами из различных материалов в экспериментах на установке “Искра-5” / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, С.А. Бельков [и др.] // 9-e совещание по диагностике высокотемпературной плазмы, СанктПетербург, - 1997. – С. I-33.

[A10] Комплекс диагностики для исследования мягкого рентгеновского излучения лазерной плазмы в экспериментах на установках “Искра-4” и “Искра-5” / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, А.В. Кунин [и др.] // 9-e совещание по диагностике высокотемпературной плазмы, СанктПетербург, - 1997. – С. I-34.

[A11] Регистрация спектра МРИ лазерной плазмы мишеней непрямого сжатия с различными параметрами в экспериментах на установке “Искра-5” / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, С.А. Бельков [и др.] // 9-e совещание по диагностике высокотемпературной плазмы, СанктПетербург, - 1997. – С. I-42.

[A12] Radiation temperature measurements in Laser-heated Hohlraums / V.A.

Tokarev, A.V. Bessarab, J.A. Coble [et al.] // 9-e совещание по диагностике высокотемпературной плазмы, Санкт-Петербург, - 1997. – С. О11.

[A13] Методика регистрации спектральных и временных характеристик импульсного РИ / В.А. Токарев, В.В. Жмайло, М.Г. Васин [и др.] // 9-e совещание по диагностике высокотемпературной плазмы, СанктПетербург, - 1997.

[A14] Измерения мягкого рентгеновского излучения сферических мишеней с внутренним вводом на установке Искра-5 / В.А. Токарев, А.В.

Бессараб, С.А. Бельков [и др.] // Физика плазмы. – 1988. - №24 Т. 2 - С.

154-156.

[A15] Spectral Measurement of Soft X-ray Emission from the Laser Plasma of Indirect Target in the Iskra-5 Device / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, S.A.

Bel’kov [et al.] // Plasma Physics Reports. – 1998. -V. 24. No. 2, - P. 133135.

[A16] Сжатие и нагрев сферических термоядерых мишеней при непрямом (рентгеновском) облучении на установке “Искра-5” / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, С.А. Бельков [и др.] // ЖЭТФ. – 1998. - Т.114, В.1, №7, - С.155.

[A17] Исследование влияния крупномасштабной асимметрии оболочки на работу мишени на установке Искра-5 / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, С.А. Бельков [и др.] // Письма в ЖЭТФ. – 1998. - Т. 67, В.3, - С.161165.

[A18] Исследования при непрямом (рентгеновском) облучении высокоаспектных оболочечных микро-мишеней на установке “Искра-5” / В.А.

Токарев, А.В. Бессараб, С.А. Бельков [и др.] // ЖЭТФ. – 1998. - Т. 114, В. 6, №12, - С. 1993.

[A19] X-ray diagnostics of almost transparent Fe plasma of inverted corona target / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, S.A. Bel’kov [et al.] // 25th ECLIM, Book of Abstract, - 1998.

[A20] Диагностика РИ частично прозрачной плазмы Fe и Al мишеней типа МОК / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, С.А. Бельков [и др.] // Докл. Международные Забабахинские Научные чтения, Снежинск – 1998.

[A21] The spectrometer on the TRIDENT laser facility to measure the radiation temperature of small Au Hohlraums / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, J.A.

Coble [et al.] // Plasma Phys. Rep. – 1998. – V. 24, - P. 180.

[A22] Asymmetry influence on indirect-drive ISKRA-5 implosions / V.A.

Tokarev, A.V. Bessarab, S.A. Bel’kov [et al.] // Inertial Fusion Sciences and Applications - 1999.

[A23] X-ray diagnostics of almost transparent Fe plasma of inverted corona target / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, S.A. Bel’kov [et al.] // Laser and Particle Beams. – 1999. -V. 17, №2, - P. 293-298.

[A24] Compression and heating of indirectly driven spherical fusion targets on ISKRA-5 facility / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, S.A. Bel’kov [et al.] // Laser and Particle Beams. – 1999. - V. 17, №4, - P. 591.

[A25] Study of shell’s large-scale asymmetry influence on the target dynamics using the Iskra-5 fasility / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, S.A. Bel’kov [et al.] // Laser and Particle Beams. – 1999. - V. 17, №4, - P. 385-390.

[A26] Study of high-aspect ratio capsule in indirect-drive experiments at the Iskra5 facility / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, S.A. Bel’kov [et al.] // Laser and Particle Beams. – 1999. - V. 17, №4, - P. 597.

[A27] Исследование стойкости рентгеновских зеркал при действии на них лазерного излучения наносекундной длительности / В.А. Токарев, А.В.

Бессараб, С.В. Бондаренко [и др.] // Докл. Рабочее совещание “Рентгеновская оптика-2000”. – 2000. - Н.Новгород. С. 14-18.

[A28] Eight-channel x-ray spectrometer for 0,2-1,5 keV energy range with high time and energy resolution / / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, A.V. Kunin [et al.] // Review of scientific instruments. – 2000. - V.71, №1, - P. 82-87.

[A29] Спектральная чувствительность фотопленки УФ-4 в области спектра 0,27-3 кэВ / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, С.А. Поспелова [и др.] // ПТЭ. – 2000. - №4, - С.151-153.

[A30] X-ray diagnostics of partially transparent Fe and Al plasmas for inverted corona target / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, S.A. Bel’kov [et al.] // Laser and Particle Beams. – 2000. - V. 18, - P. 229-236.

[A31] Исследование стойкости рентгеновских зеркал при действии на них лазерного излучения наносекундной длительности / В.А. Токарев, А.В.

Бессараб, С.В. Бондаренко [и др.] // Поверхность, Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2001. - №1, - С. 23-26.

[A32] Исследования по созданию лабораторного рентгеновского лазера на Ne-подобном германии / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, Ф.А. Стариков [и др.] // Докл. Международная конференция «IV Харитоновские тематические научные чтения. Физика лазеров. Взаимодействие лазерного излучения с веществом». Саров, - 2002. – С. 83.

[A33] Investigations of a laboratory Ne-like germanium x-ray laser in RFNCVNIIEF / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, F.A. Starikov [et al.] // Technical Digest of the International Quantum Electronics Conference. – 2002. – Moscow. - Р. [A34] Расчетные и экспериментальные исследования рентгеновского лазера в РФЯЦ-ВНИИЭФ / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, Ф.А. Стариков [и др.] // Докл. XXX Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС. 2003. – Звенигород.

[A35] Modeling and experimental investigations of x-ray laser in RFNC-VNIIEF / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, F.A. Starikov [et al.] // SPIE – 2003. - V.

5197 Soft x-ray lasers and applications. – Р. 60-71.

[A36] Экспериментальные и теоретические методы исследования дисперсионных элементов рентгеновской оптики на основе многослойных структур / В.А. Токарев, И.А. Щелоков, Д.В. Рощупкин [и др.] // Докл. XV международная конференции по использованию СИ. – 2004. – Новосибирск. – С. 149.

[A37] Спектр излучения полупрозрачного рентгеновского конвертора, облучаемого лазерным излучением субнано-секундной длительности / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, С.А. Бельков [и др.] // Докл. 11-ая всероссийская конференция по диагностике высокотемпературной плазмы. -2005. – Москва.

[A38] Расчетные и экспериментальные исследования рентгеновского лазера в РФЯЦ-ВНИИЭФ / В.А. Токарев, А.В. Бессараб, Ф.А. Стариков [и др.] // Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ. – 2005. - В. 9, С. 186-209.

[A39] Simulations of a Ne-like Ge x-ray laser in RFNC-VNIIEF and comparison with experiments / V.A. Tokarev, A.V. Bessarab, F.A. Starikov [et al.] // J.

Phys. – 2006. - IV V. 133, P. 1197-1199.

[A40] Влияние эффекта Холла на динамику плазмы в камере МАГО / В.А.

Токарев, Л.П. Бабич, А.В. Ивановский [и др.] // Физика плазмы. -2008.

- Т.34, №5, - С. 1-11.

[A41] Статистический подход к рассмотрению излучения многозарядных ионов в плазме с корональным равновесием / В.А. Токарев, С.Ф.

Гаранин, В.И. Мамышев [и др.] // Физика плазмы. -2009. - Т.35, №8, - С. 744-757.

[A42] Biochemical changes in first-episode drug-naive schizophrenic patients / V.A. Tokarev, M.G.Uzbekov, E.Y.Misionzhnik [et al.] // 2nd European Conference on Schizophrenia research, Berlin. – 2009.

[A43] Biochemical and biophysical aspects of the pathophysiology of first – episode schizophrenia / V.A. Tokarev, M.G.Uzbekov, N.V. Smolina [et al.] // 2nd Eastern European Psychiatric Congress, Moscow, - 2009.

[A44] What can we learn from albumin subnanosecond spectroscopy research to understanding of pathophysiology of mental disorders? / V.A. Tokarev, M.G.Uzbekov, N.V. Smolina [et al.] // Traditions and Innovations in Psychiatry WPA Regional Meeting Materials, St Petersburg – 2010.

Подписано в печать 2010 г.

Формат 60 84 1/16.

Тираж 100 экз. Заказ № Типография Нижегородского государственного университета 603950. Н.Новгород, пр. Гагарина 23, корп.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.