НОВИЙ ПІДХІД ДО РЕКОНСТРУКЦІЇ ЗОБРАЖЕНЬ У РЕНТГЕНІВСЬКОМУ ТА ГАММА-ДОМЕНАХ

Анотація

У роботі розглянуто наслідки взаємодії жорсткого рентгенівського та гамма-випромінювання з протяжними астрофізичними об’єктами та середовищами різної природи. Проведено порівняння спектрів первинного випромінювання з характеристиками поглинаючих і розсіювальних областей, що піддаються опроміненню. Показано, що реконструкція зображень середовищ, які зазнають опромінення, та їх спостереження у прямих і розсіяних компонентах випромінювання потребують нових фізичних підходів, спеціалізованих інструментальних рішень і вдосконалених алгоритмів обробки даних.

Обґрунтовано необхідність використання інформаційного потенціалу розсіяного випромінювання. Доведено, що, всупереч поширеній думці про втрату якості та виникнення спотворень у детектованих проекційних зображеннях опромінюваних об’єктів μ(x, y) та μ(x, y), існують спектральні діапазони, де домінують «чисті» фізичні процеси: поглинання (0,1–10 кеВ) або розсіяння (40–160 кеВ). У проміжному енергетичному інтервалі 10–40 кеВ ці процеси конкурують. Для підвищення наочності та зручності аналізу було обрано рідкі та тверді фази найбільш поширених середовищ: для атмосфер планет – воду та метан, для міжзоряного середовища – тверді силікати й карбонати. Показано, що за діючої концентрації атомів, визначеної відповідно до формули (6), ще можливе використання наближення однократного розсіяння. Доведені можливості реконструкції проекцій μₛ(x, y) у розсіяному випромінюванні дозволяють охоплювати значно більший за геометричними та фізичними характеристиками об’єм простору. Цей ефект було зафіксовано космічними апаратами на енергіях, де превалює «чисте» поглинання. У таких умовах агентами розсіяння рентгенівського випромінювання є наночастинки силікатів і карбонатів. Водночас характер розсіяння має дифракційну природу і визначається макроскопічними параметрами пилу, зокрема коефіцієнтом заломлення у рентгенівському діапазоні, який практично дорівнює одиниці.

На основі проведеного аналізу отримано співвідношення сигнал/шум для розробленого авторами детектора гамма-випромінювання за різної геометрії випромінювальних і розсіювальних об’єктів. Запропоновано необхідні модифікації рівнянь переносу та інструментальні методи ідентифікації й реєстрації раніше неідентифікованих об’єктів, що підвищує чутливість та інформативність отримуваних діагностичних даних.