Точное измерение длин волны рентгена зависит критически от способности измерить углы очень точно и с очень небольшим количеством края для ошибки. Новый подход NIST – первый важный шаг вперед с 1970-х в сокращении определенных источников ошибки, распространенной в угловом измерении рентгена.
Многие из нас связывают рентген с кабинетом врача, но использование для этих энергичных лучей идет далеко вне раскрытия наших скелетов. Способность ощутить рентген в точных длинах волны позволяет охране правопорядка обнаруживать и определять взрывчатые вещества следа или астрофизиков, чтобы лучше понять космические явления. Все это сводится к рассмотрению очень тесно спектра рентгена и измерения точного положения линий в нем. Те линии представляют определенные длины волны – которые связаны с определенными энергиями – рентгена, который испускается изучаемым предметом.
У каждого материала есть свой собственный, уникальный рентген «отпечаток пальца».Но небольшая ошибка в угловом измерении может исказить результаты, с последствиями для квантовых теорий, исследования и производства. «В то время как многим областям нужны хорошие справочные данные рентгена, многие измерения, которые в настоящее время заполняют стандартные справочные базы данных, не большие – большинство данных было взято в 1970-х и часто неточно», говорит Ларри Хадсон NIST.Длины волны рентгена измерены, передав луч через специальные кристаллы и очень тщательно измерив угол, который выходящие лучи делают с оригинальным лучом.
В то время как физика отличается, техника походит на способ, которым призма разделит белый свет на различные цвета, выходящие под различными углами.Кристалл, как правило, устанавливается на вращающемся устройстве, которое прядет кристалл к двум различным позициям, где спектральная линия наблюдается.
Угол между этими двумя измерен – это – опрятная уловка геометрии, которая определяет положение линии более точно, чем единственное измерение было бы, также уравновешивая некоторые потенциальные ошибки. Один неизбежный предел – точность цифрового кодирующего устройства, устройства, которое переводит вращение кристалла к угловому измерению.Гудзон и его соавторы нашли способ существенно уменьшить ошибку в том измерении.
Их новый подход использует лазерные лучи, подпрыгивающие от зеркального многоугольника, который вращается на той же самой шахте, которая несла бы кристалл. Подход позволяет команде использовать дополнительные математические короткие пути к их преимуществу.
С новым NIST ощущение инструментовки и анализа, углы рентгена могут теперь обычно измеряться с неуверенностью 0,06 арксекунд – точность больше чем в три раза лучше, чем некалиброванное кодирующее устройство.Хадсон описывает это сокращение как достаточно значительный, чтобы установить мировые рекорды в измерении длины волны рентгена. «Если гигантский стеклоочиститель, протянутый от Вашингтона, округ Колумбия в Нью-Йорк (364 километра) и должен был унести вдаль угол одной из этих ошибок, его наконечник, переместит меньше, чем ширина DVD», говорит он.Что эти улучшения означают для областей, которые зависят от ощущения рентгена?
С одной стороны, калибровка устройств измерения к большей точности обеспечит лучшее понимание массы недавно разработанных материалов, которые часто усложняли кристаллические структуры, которые дают начало необычным эффектам, таким как высокотемпературная сверхпроводимость. Усилия команды разрешат лучшее понимание отношений между структурами и свойствами новых материалов.