Rainbows in Channeling of Charged Particles in Crystals and Nanotubes

این کتاب در مورد اثرات، مدل‌سازی، آخرین نتایج و کاربردهای نانوتکنولوژی رنگین کمان‌ها که در طول کانال‌کشی ذرات باردار در کریستال‌ها و نانولوله‌ها ظاهر می‌شوند، بحث می‌کند. نویسندگان با بررسی مختصری از اثرات رنگین کمان نوری و ذرات شروع می کنند و به دنبال آن شرح مفصلی از رنگین کمان های کریستالی، که در کانال یونی در کریستال ها ظاهر می شوند، و مدل سازی آنها با استفاده از تئوری فاجعه. اثرات تمرکز فضایی و زاویه ای یون های کانالی، با توجه ویژه به کاربردهای اثر قبلی در میکروسکوپ زیر اتمی شرح داده شده است. نتایج یک مطالعه کامل از آزمایش‌های اخیر کانال‌کشی با وضوح بالا انجام شده با پروتون‌های انرژی بین 2.0 تا 0.7 مگا الکترون ولت و کریستال سیلیکون ضخامت 55 نانومتر نیز ارائه شده است. این مطالعه پتانسیل را برای تجزیه و تحلیل دقیق کریستال های بسیار نازک باز می کند. همچنین نتایج اخیر مربوط به رنگین‌کمان‌هایی که در انتقال پروتون از طریق نانولوله‌های کربنی رخ می‌دهند، و یک بررسی کوانتومی دقیق از انتقال پوزیترون‌های انرژی 1 MeV از طریق نانولوله‌های کربنی بسیار کوتاه ارائه شده‌اند. این فرآیند توسط اثر رنگین کمان تعیین می شود. پرتو پوزیترون اولیه به‌عنوان مجموعه‌ای از بسته‌های موج گاوسی غیرمتعامل نشان داده می‌شود و رنگین کمان‌های اصلی و اضافی که در توزیع‌های مکانی و زاویه‌ای پوزیترون‌های ارسالی ظاهر می‌شوند، به وضوح شناسایی می‌شوند. آنها با اثرات چروک شدن، تمرکز و هماهنگی بسته های موج توضیح داده می شوند.

This book discusses the effects, modeling, latest results, and nanotechnology applications of rainbows that appear during channeling of charged particles in crystals and nanotubes. The authors begin with a brief review of the optical and particle rainbow effects followed by a detailed description of crystal rainbows, which appear in ion channeling in crystals, and their modeling using catastrophe theory. The effects of spatial and angular focusing of channeled ions are described, with special attention given to the applications of the former effect to subatomic microscopy. The results of a thorough study of the recent high-resolution channeling experiments performed with protons of energies between 2.0 and 0.7 MeV and a 55 nm thick silicon crystal are also provided. This study opens up the potential for accurate analysis of very thin crystals. Also presented are recent results related to rainbows occurring in proton transmission through carbon nanotubes, and a detailed quantum consideration of the transmission of positrons of an energy of 1 MeV through very short carbon nanotubes. This process is determined by the rainbow effect. The initial positron beam is represented as an ensemble of non-interacting Gaussian wave packets, and the principal and supernumerary primary rainbows appearing in the spatial and angular distributions of transmitted positrons are clearly identified. They are explained by the effects of wrinkling, concentration and coordination of the wave packets.