Современная электроника №7/2025

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 54 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2025 Действительно, рассмотренные выше работы этих нобелевских лау- реатов оказали заметное влияние на самые разнообразные направления науки и техники. Идеи Игоря Тамма продолжают сти- мулировать научный поиск и в наше время. В 2025 году 85-летний юбилей со дня опубликования легендарной статьи Тамма научный коллектив физиков российского Университета ИТМО (СПб.) отметил новой работой, описывающей аттосекундные явле- ния в эффекте Черенкова [36]. В этой теоретической работе получены пара- метры, определяющие конечную дли- ну формирования и время распростра- нения фотона, которое становится отрицательным вблизи угла Черен- кова. Показано, что конечная дли- тельность вспышки, связанная с раз- мером электронного пакета, а также сдвиг времени прибытия фотона име- ют аттосекундные масштабы (аттосе- кунда равна одной квинтиллионной доле секунды (10 –18 секунды)). Необыч- но то, что временной сдвиг фотона может быть как положительным, так и отрицательным. Идеи Игоря Тамма нашли примене- ние при разработке нового медицин- ского оборудования, анализирующего спектр ЧИ, возникающего под дей- ствием импульсного рентгеновского излучения (4 мкс), вырабатываемого стандартной терапевтической рент- геновской трубкой с напряжением 6 МВ. Благодаря разному коэффици- енту преломления органы с различ- ным содержанием крови испускают ЧИ разного цвета [37]. Изменение цвета ЧИ для разных биологических образцов под действием импульсно- го рентгеновского излучения (4 мкс) показано на рис. 9. Изменение концентрации крови в водных растворах, содержащих 1% интралипида для имитации тка- невого рассеяния, влияет на цвет черенковского излучения образцов, показанных на рис. 9а. Повышенная оксигенация увеличивает сигнал в красном канале черенковских изо- бражений (рис. 9б) и наблюдается благодаря уменьшению поглощения красного света оксигемоглобином по сравнению с дезоксигемоглобином. Систематическое изменение кон- центрации крови в небольших образцах 1% раствора интралипида (рис. 9в) демонстрирует почти моно- тонное распределение цветов по оси от красного к синему. Изображение наложено на диаграм- му цветности CIE в цветовом про- странстве xyY (рис. 9г). На самом деле это достаточно сложный технический эксперимент, использующий уникальное электрон- ное оборудование, позволяющее реги- стрировать крайне слабое по интен- сивности импульсное (4 мкс) ЧИ на уровне существующего фотонного фона. К деталям этого эксперимен- та мы вернёмся в следующей части статьи. В качестве другого примера влия- ния работ Игоря Тамма на современ- ную электронику можно привести научное приборостроение. Черенковские детекторы, являю- щиеся одними из основных инстру- ментов ядерной физики, позволяют регистрировать быстрые частицы с высокой эффективностью, измерять скорость частиц и идентифициро- вать их по порогам возникновения излучения. Достаточно отметить, что детекторы элементарных частиц (Ring Imaging Cherenkov – RICH) использу- ются в Большом адронном коллай- дере. В астрофизике черенковские теле- скопы для регистрации широких атмосферных ливней (ШАЛ) позво- ляют регистрировать вторичные продукты галактических космиче- ских лучей. Состав галактических космических лучей (ГКЛ) представляют большей частью протоны (около 90%). Счита- ется, что основным источником ГКЛ являются взрывы сверхновых звезд в нашей галактике. Эти взрывы соз- дают ударные волны, которые уско- ряют частицы до гигантских энер- гий (10 21 эВ), позволяющих этим частицам распространяться по галак- тике и достигать Земли. В результа- те взаимодействия с земной атмос- ферой образуются каскады новых ядер и гамма-квантов, вызывающих ШАЛ, шириной десятки километров, в которых задействованы миллиар- ды частиц. Этих частиц настолько мно- го, а вспышки ЧИ столь короткие (5–20 наносекунд), что необходимо регистрировать отдельные фотоны на уровне солнечного света. В качестве примера такого типа черенковских телескопов ШАЛ можно привести IACT – Imaging Atmospheric Cherenkov Telescope. Принцип дей- ствия этого телескопа проиллюстри- рован схемой на рис. 10. Общая площадь поверхности, осве- щённая этой вспышкой, составляет многие сотни квадратных метров. Поэтому такие телескопы объединя- ются в сеть, состоящую из отдельных устройств, распределённых по высо- те и ширине, обычно в горной мест- ности. На рис. 10 показана структур- ная схема черенковского телескопа, предназначенного для регистрации ШАЛ [38]. Такой телескоп в общем случае представляет собой большое сегмен- тированное зеркало, которое отража- ет черенковское излучение на массив фотоумножителей. Фотоумножите- Рис. 9. Изменение цвета ЧИ для разных биологических образцов под действием импульсного рентгеновского излучения (пояснения приведены в тексте) 1% интерлипидов Дезоксигенированный Насыщенный кислородом 1% интерлипидов 1% интерлипидов 1% интерлипидов 1% интерлипидов 0,5% крови 1% крови 1% крови 1% крови 2% крови 0% 0,1 0,1 0 0 0,2 0,2 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,7 0,7 0,8 а) в) г) б) y x 2% 0,5% 2,5% 1% 3% 1,5% 3,5%