Mechanisms of volume capture of fast charged particles in a curved single crystal

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of volume capture of fast charged particles in a curved single crystal has been studied. The transverse energy losses, the hanging effect, and the criterion for volume capture of fast charged particles have been investigated. Possible mechanisms of volume capture are considered: transverse energy losses due to crystal excitation by a fast charged particle (proton, lepton); multiple scattering of particles in a curved crystal; elastic scattering and diffraction of particles in a curved crystal. It is shown that in the hanging region, the ratio of the velocities of transverse and longitudinal energy losses of fast charged particles increases significantly compared to the ratio of longitudinal and transverse energies and is equal in order of magnitude to the ratio of the off-diagonal elements of the inverse dielectric susceptibility matrix to the diagonal ones. It is established that the effect of volume capture of fast protons (leptons) is due to diffraction in a curved crystal, as well as the effects of damping of the off-diagonal elements of the particle density matrix. The proposed diffraction mechanism is based on taking into account quantum coherent scattering of a fast proton (lepton) in a curved crystal.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. A. Mazur

National Research Center “Kurchatov Institute”; National Research Nuclear University MEPhI

Author for correspondence.
Email: eugen_mazur@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Tsyganov E.N. Estimates of Cooling and Bending Processes for Charged Particles Penetration through a Monocrystal. Fermilab-TM-0684. 1976. 9 p.
  2. Каплин В.В., Воробьев С.А. // Письма в ЖТФ. 1978. Т. 4. Вып. 5. С. 196.
  3. Феранчук В.Д. // ЖТФ. 1981. Т. 51. Вып. 2. С. 270.
  4. Desalvo A., Rosa R. // J. Phys. C. 1977. V. 10. P. 1595.
  5. Мазур Е.А. // Нестационарные процессы в диэлектриках и полупроводниках. М.: Энергоатомиздат, 1986. С. 7.
  6. Мазур Е.А. // Исследования поверхностных и объемных свойств твердых тел по взаимодействию частиц. М.: Энергоатомиздат, 1984. С. 53.
  7. Андреев В.А., Баублис В.В., Дамаскинский Е.А. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1992. Т. 36. Вып. 9. С. 340.
  8. Андреев В.А., Баублис В.В., Дамаскинский Е.А. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1984. Т. 39. Вып. 2. С. 56.
  9. Андреев В.А., Баублис В.В., Дамаскинский Е.А. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1985. Т. 41. Вып. 9. С. 408.
  10. Андреев В.А., Баублис В.В., Дамаскинский Е.А. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1986. Т. 44. Вып. 2. С. 101.
  11. Мазур Е.А. // Неравновесные явления в полупроводниках и диэлектриках. М.: Энергоатомиздат, 1988. С. 48.
  12. Таратин А.М., Воробьев С.А. // ЖТФ. 1985. Т. 55. Вып. 8. С. 1598.
  13. Mazur E.A. // J. Surf. Invest.: X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 2023. V. 17. № 2. Р. 371.
  14. Давыдов А.С. Теория твердого тела. М.: Наука, 1976. 639 с.
  15. Явлинский Ю.Н. // ЖЭТФ. 1981. Т. 80. Вып. 4. С. 1622.
  16. Кумахов М.А., Ширмер Г. Атомные столкновения в кристаллах. М.: Атомиздат, 1980. 192 с.
  17. Каган Ю.М., Кононец Ю.В. Квантовая теория каналирования. М.: МИФИ, 1976. 86 с.
  18. Ахиезер А.И., Пелетминский С.В. Методы статистической физики. М.: Наука, 1977. 366 с.
  19. Белошицкий В.В., Кумахов М.А. // ЖЭТФ. 1982. Т. 82. Вып. 2. С. 462.
  20. Оцуки У.-Х. Взаимодействие заряженных частиц с твердыми телами. М.: Мир, 1985. 280 с.
  21. Калашников Н.П. Когерентные взаимодействия заряженных частиц в монокристаллах. М.: Атомиздат, 1981. 224 с.
  22. Фистуль В.И. Новые материалы (состояние проблемы и перспективы). М.: МИСИС, 1995. 142 с.
  23. Вавилов B.C. Киселев В.Ф. Мукашев Б.Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности. М.: Наука,1990. 216 с.
  24. Мазур Е.А. // ЖТФ. 1988. T. 58. № 5. C. 987.
  25. Маркус А.М., Гегузин Я.Е., Файнштейн А.Л. // ЖЭТФ. 1971. Т. 61. Вып. 1. С. 332.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of the experiment on capture in the channeling mode in the volume of a bent crystal: 1 — proton beam; 2 — input end of the crystal; 3 — output end of the crystal; 4 — regions of capture in the channeling mode in the volume of the crystal; L — length along the beam; R — radius of curvature of the crystal.

Download (126KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Graph of the effective potential relief in a bent crystal near the point of reversal of the trajectory of a charged fast particle: 1 - potential relief in a bent crystal; 2 - initial energy state of the particle; 3 - quantum transitions of the particle; 4 - final energy states of the particle.

Download (83KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences