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— 整理：林晃岩教授、卓真禾 —

图1、不同X射线源的电子速度velectron和相对论参数γ的缩放。实验室X射线源（管）是使用非相对论电子；而现代同步加速器辐射设备则是使用强相对论电子。在他们的研究中，Shentcis及其同事使用中等相对论电子在凡得瓦材料内部诱导PXR和CBS。Ephoton是X射线光子能量，c是光速。

这种X射线研究设备的数量在全世界正在增长，化学家、生物学家、物理学家、考古学家和艺术科学家使用位于储存环周围的专门实验站进行研究。然而，强的辐射是少见且昂贵的。

现今，Shentcis及其同事在《自然光子学》（Nature Photonics）上报导说，特殊的凡得瓦材料也可以用于产生60 keV和300 keV之间相对较低电子能量的参量X射线辐射（PXR）和同调制动辐射（CBS），这是由透射电子显微镜产生的。

von Weizsäcker和Williams于1934年首次考虑（参考文献2,3），当加速的带电粒子在晶体内部传播时，PXR和CBS会被激发。Überall在1956年提出了一种实现实验室规模同调X射线源的方法（参考文献4），他发表了相对论电子通过完美晶体的结果。在那种情况下，电子的波长短于晶体的晶格间距。由于电子与晶格的周期性相互作用，所产生的CBS的干扰会在原子平面预定的某些方向上发生（参考文献5）。相反地，如果粒子要穿过非晶体的材料，则X射线的发射会发生在开口为1/γ的圆锥体中，其中相对论参数γ = 1/√(1 − v_electron²/c²)，v_electron是电子速度，c是光速。辐射将被部分准直，并且发射角和发射的光子能量之间存在相关性。该辐射的性质取决于目标的晶体结构参数。

当电子通过晶体且电子的电场激发束缚电子和晶格原子的原子核使它们振动时，可以发射同调辐射PXR，像是1971年提出的那样（参考文献5）。PXR的特性是空间同调性和可调的窄能量带宽。能量可以透过晶体取向和电子能量来调节。在1985年，PXR可由100 MeV加速器产生，平均电流为3 μA，产生的光子在4 keV和34 keV之间，取决于在0.2毫米厚的硅晶体中使用不同的原子平面。

由于晶体内辐射的干扰，光子在开口角度为1/γ的圆锥体内发射。这种X射线源已经用于同调X射线成像。尽管如此，除了PXR和CBS之外，相对论电子与晶体靶内部电子和原子核的库仑场之间的非同调电子散射也产生了强大的背景辐射。

在他们的研究中，Shentcis及其同事可以透过改变入射电子能量或透过调整凡德瓦材料结构的组成来控制光子能量。他们使用固态检测器去记录X射线光谱。在那些光谱中，检测到了PXR和CBS。测量光谱与仿真光谱的比较显示出极好的一致性。

相对低能量的相对论电子的自由电子移动，是个产生在0.6 keV至1.2 keV范围内同调X射线的有趣方式。由于决定X射线源尺寸的电子源尺寸较小，因此对于脉冲辐射，估计的亮度为109个光子mrad⁻²mm⁻²s⁻¹0.001 BW⁻¹（其中BW是频宽 ）（参考文献1）

Shentcis及其同事的发现具有未来的应用。首先，所观察到的X射线的频宽很窄。其次，可以通过改变电子能量或凡得瓦力材料的原子间距来调节光子能量。同样地，光源的尺寸可能非常小，为高分辨率成像或亚微米焦点重新聚焦可当成探针创造机会。最后，定向辐射的使用使准直光束的应用更有希望。