Полезно сформулировать, что же я наделал, и о чем написано в моих опубликованных научных статьях. Я открыт для дисскуссий по всем вопросам сформулированным ниже. Во всяком случае вопросы обсуждаются в статьях, следовательно достаточно лишь прочесть их. Порядок приблизительно хронологический поскольку мне трудно выделять приоритеты. Они все мои дети а дети не бывают хорошие или плохие.

Содержание (список аннотаций)

• Рентгеновская секционная топография
• Аномальное пропускание рентгеновских лучей
• Стоячие рентгеновские волны
• Фокусировка сферической рентгеновской волны
• Многоволновая дифракция сферической рентгеновской волны
• Слабая-сильная трехволновая рентгеновская дифракция
• Составные рентгеновские линзы, теория in-line изображения
• Теория ядерного резонансного рассеяния
• Теория отражения рентгеновских лучей многослойными зеркалами
• Многочастичная теория электронной подсистемы

Теория рентгеновской секционной топографии
(изображения) дефектов кристаллической решетки
в монокристаллах в условиях динамической дифракции

Были выведены интегральные уравнения соответствующие уравнениям Такаги-Топэна, описывающим дифракцию рентгеновских лучей в неоднородной кристаллической решетке, а пропагаторы (ядро интегрального уравнения) были найдены в аналитической форме. В случае неоднородной волны (сферической волны, например), но однородного (совершенного) кристалла знание пропагаторов решает задачу непосредственно. Впервые было показано, что пропагатор упруго изогнутого (несовершенного) кристалла также имеет аналитическое выражение. Позднее упруго изогнутый кристалл был детально исследован Петрашенем и Чуховским. Статьи с 2 по 4 были положены в основу кандидатской диссертации. Статья 2, опубликованная в 1971 году цитируется до сих пор.

[ НАЗАД ]

Нелинейные свойства аномального пропускания рентгеновских
лучей в условиях динамической многоволновой дифракции.

Были получены аналитические выражения для собственных решений многоволнового дифракционного волнового поля в симметричных случаях (3, 4, 6 и 12 волн). Было строго показано, что коэффициент поглощения оказывается пропорциональным квадрату или кубу среднеквадратичных смещений атомов из узлов кристаллической решетки <u²>. Эффект был назван "нелинейным эффектом Бормана". Впервые было показано и детально обсужден факт, что угловая зависимость в этих случаях является сильно асимметричной в отличие от хорошо известного двухволнового случая. Было инициировано экспериментальное исследование и получены первые экспериментальные результаты. Статьи 8, 9, 26, 34, 36, 49, 74, 81 и 83. Работа была заметной частью докторской диссертации.

[ НАЗАД ]

Теоретический базис метода стоячих рентгеновских волн
для исследования структуры тонких приповерхностных слоев
монокристаллов. Полное решение проблемы компьютерного
моделирования эксперимента.

К сожалению эти результаты оказались важными только в бывшем Советском Союзе, поскольку главные статьи были опубликованы в России и остались неизвестными в других странах. В статье 16 была впервые сформулирована новая стратегия исследования структуры приповерхностных слоев, основанная на регистрации неупругих каналов рассеяния рентгеновских лучей в условиях динамической дифракции. Было теоретически показано, что этот метод обладает крайне высокой чувствительностью к очень малым абсолютным смещениям атомов (на доли ангстрема) в приповерхностном слое относительно внутренней части монокристалла. Эта статья была инициирована моим учителем Афанасьевым так же, как и все последующие работы даже без Афанасьева (раз начав трудно остановиться). Я сам рассматривал эту работу как необходимую, но неинтересную для меня. Тем не менее я потратил много времени на разработку универсальной компьютерной программы XSWAN (X-ray Standing Wave ANalysis), которая могла моделировать рентгеновское отражение и выход вторичных излучений (главным образом, фотоэлектронов и флуоресценции) для произвольной структуры приповерхностного слоя. В последней версии программы приповерхностный слой трактовался как многослойная структура, в которой все параметры каждого слоя были различными, включая толщину слоев. Благодаря тесному сотрудничеству с группой Ковальчука (ныне директор Института Кристаллографии РАН) программа использовалась во многих работах как с моим, так и без моего участия. Обзор первых шагов этого направления и историю начала этой большой программы в СССР и остальном мире можно найти в статье 41. Другие аспекты этого направления науки были рассмотрены в статьях 15, 27, 28, 32, 38, 39, 42, 44, 48, 50, 52, 59, 60, 62 - 67, 69 - 71, 78. Сегодня некоторые представители этой научной школы работают в разных странах, но продолжают пользоваться программой для решения довольно разных задач структурной диагностики. Более того, я недавно сделал новую версию программы под Виндовс и принял участие в одной из недавних работ по этой теме (статьи 116, 119, 124).

[ НАЗАД ]

Фокусировка сферической рентгеновской волны
дисперсионной поверхностью совершенного кристалла.
Анализ возможных типов интерференционных картин
(муаровых полос) в экспериментальной схеме с существенно
большим расстоянием источник-детектор.

Впервые было показано, что расстояние от квази-точечного источника до позиционно чувствительного детектора (фотопленки) может быть довольно существенным для жестких рентгеновских лучей ангсремной длины волны. Так как поток энергии (вектор Пойнтинга) рентгеновских лучей в условиях двухволновой дифракции в случае Лауэ изменяет свое направление в пределах угловой области от минус до плюс угла Брэгга (десятки градусов), будучи перпендикулярным к дисперсионной поверхности кристалла, когда падающий пучок меняет свое направление в узкой угловой области двухволновой дифракции (угловые секунды), то слабая расходимость лучей на расстоянии порядка 1 м может быть скомпенсирована большой расходимостью лучей в кристаллической пластине с толщиной 100 мкм. Этот эффект был реально наблюден и различные типы интерференцтонных полос в зависимости от толщины кристалла (клиновидный кристалл) были изучены как теоретически, так и экспериментально в схеме как с одним кристаллом, так и с двумя кристаллами. Это исследование было фактически первым систематическим исследованием в схеме in-line рентгеновской голографии, которая широко используется сейчас на источниках синхротронного излучения третьего поколения. Тема была опубликована в статьях 10, 19, 23, 24, 30, 45, 47. Развитие темы было недавно сделано в статье 115.

[ НАЗАД ]

Последовательная теория многоволновой дифракции
сферической рентгеновской волны. Анализ возможностей
фокусировки сферической рентгеновской волны,
эффект Umeno, компьютерное моделирование эксперимента.

Многоволновая дифракция рентгеновских лучей интенсивно изучалась в бывшем Советском Союзев в середине семидесятых. Использовалась экспериментальная схема с микрофокусной рентгеновской трубкой и большим (до двух метров) расстоянием от источника до фотопленки. Предполагалось, что реализация малоуглового приближения позволит исследовать угловую зависимость пропускания рентгеновских лучей в условиях многоволновой дифракции. Теория отсутствовала и даже не было понимания, что такая теория необходима. Я впервые развил последовательную теорию (в этом случае практически без соавторов) и истратил много времени в дискуссиях с экспериментаторами с целью доказать, что моя теория правильная. Теория довольно трудная, поэтому была развита сложная программа для компьютера совместно с моим учеником (его диссертация) на основе метода стационарной фазы для двумерного интеграла. Компьютерная программа позволила смоделировать все особенности наблюденных экспериментальных картин, включая эффект Умено. Это исследование было настолько трудным, что до сих пор ни одна группа в мире не смогла повторить эту работу. Это в действительности наука будущего, потому что для систематического исследования необходим очень мощный рентгеновский пучок (сейчас он есть на линиях синхротронного излучения), сложное оборудование и высокий уровень теоретической подготовки. Мои результаты опубликованы в работах 13, 46, 53, 54, 61.

[ НАЗАД ]

Слабая-сильная трехволновая рентгеновская дифракция.
Открытие новых явлений:
(1) Фазочувствительный метод изучения структуры приповерхностных слоев
(2) Брегговская дифракция с переменной шириной брэгговского пика.

Сам факт, что трехволновая дифракция является фазочувствительной был известен надолго до меня. Я обнаружил, что фаза амплитуды сильного рефлекса может быть проявлена в интенсивности слабого рефлекса и этот эффект оказывается чувствительным к искажениям структуры приповерхностного слоя аналогично хорошо известному методу "оборванных цепочек" в двухволновой дифракции (в нашем бывшем СССР этот метод назывался "асимптотической дифракцией" и интенсивно изучался моим учителем Афанасьевым). Однако трехволновая техника асимптотической дифракции оказывается намного более информативной и аналогична методу стоячих рентгеновских волн без регистрации вторичных процессов. Теория была развита вместе с моей ученицей Любой Самойловой (ее диссертация) и эксперимент, проведенный в лаборатории Ковальчука показал что метод жизнеспособен.
Второй эффект близок к первому. Он мне очень нравится, но его время до сих пор не пришло. Я обнаружил, что хорошо известные пики Ренингера имеют тонкую структуру. В ситуации, когда условие Брэгга хорошо выполняется для запрещенного рефлекса, но плохо выполняется для другого разрешенного рефлекса, запрешенный рефлекс обнаруживает все свойства двухволновой дифракции, но с переменной амплитудой рассеяния (восприимчивость, длина экстинкции, ширина брэгговского пика). Я надеялся, что он может быть полезен для монохроматоров следующего поколения. Статьи 72, 73, 76, 77, 83, 94.
Недавно я все же провел расчеты этого эффекта применительно к супермонохроматору. Но расчеты оказались неутешительными. Поглощение очень сильно ограничивает толщину отражающего слоя и в результате с ростом длины экстинции дифракция становится кинематической и брэгговский пик снова расширяется. Можно работать только на высоких энергиях, но там нет области приложения. Этот анализ неопубликован, потому что нет позитивного результата.

[ НАЗАД ]

Составные рентгеновские линзы для фокусировки
синхротронного рентгеновского излучения.
Теория in-line изображения микрообъектов когерентным
рентгеновским пучком синхротронного излучения.

Такое было со мной впервые, что идея (составных рентгеновских линз) появилась в дискуссии (с Анатолием Снигиревым). До этого случая все мои идеи появлялись далеко от рабочего стола: (в ванной с горячей водой, утром в постели, на прогулке по красивым местам и т. д.). На этот раз это произошло в промежутке между катанием на горных лыжах в Альпах, красивая история. Идея была довольно простая, и публикация в "Nature" имела большой резонанс. Однако, теория проста только на первом этапе. Много вопросов возникли на втором этапе, а экперимент обнаружил свойства, которые непросто объяснить. Работа находится еще в процессе. Однако на сегодня я рассматриваю этот результат, как мое наиболее красивое открытие. Я имею благоприятную возможность работать с экпериментаторами высокого уровня, которые впервые получили красивые результаты в совершенно новой технике фазоконтрастного изображения микрообъектов когерентным рентгеновским пучком синхротронного излучения источников третьего поколения (ESRF, Гренобль). Моя задача состояла в том, чтобы сделать теорию. Теория нетрудная. Однако она не авляется простым повторением теории in-line (Габоровской) голографии развитой в лазерной оптике, потому что для рентгеновских лучей обычными являются условия ближнего поля, в то время как Фраунгоферовское (дальнего поля) условие недостижимо. Были развиты численные методы (компьютерного моделирования) для расчета быстроосциллирующих интегралов, лучевое приближение и метод стационарной фазы, а также техника восстановления фазы волнового поля из двух распределений интенсивности в условиях ближнего поля. Смотри статьи 89 - 93, 95 - 97, 100, 101, 106, 113, 120, 121, 123, 126, 127, 129, 130, 132, 133. Эта деятельность до сих одна из основных для меня.

[ НАЗАД ]

Различные аспекты теории ядерного резонансного рассеяния, или
другими словами, Моссбауэровская временная спектроскопия
с использованием импульсной структуры синхротронного излучения

Мне повезло принять участие в одной из первых работ по теории Моссбауэровской временной спектроскопии, которая сейчас часто называется теорией ядерного экситона. Это было в 1978 и это была одна из моих редких публикаций совместно с моим начальником. Делая эту работу, я использовал в принципе те же самые функции Грина, что и в моей работе 1971 по секционной топографии, но для новых условий временной области. Статья имела большой успех с самого начала, впервые в бывшем Советском Союзе, а затем после экспериментальной работы Уве ван Бюрка с соавторами и в западных странах, поскольку она впервые предсказала динамические биения интенсивности во временных спектрах. Это поистине впечатляет насколько точно теория описывает очень сложные (с многими неоднородными пиками) экспериментальные временные спектры в случае сверхтонкого расщепления уровней. Я стал широко известным теоретиком в области эффекта Моссбауэра, но для меня самого эта работа была только эпизодом, потому что мои интересы лежали в области рентгеновских лучей. Ситуация изменилась в 1992 когда Юра Швыдько попросил меня помочь им с теорией. С этого времени я стал активным специалистом в области ядерного экситона. Сегодня это одна из основных областей моей научной активности в сотрудничестве с Моссбауэровскими научными группами на ESRF и DESY. Я разработал две мощные компьютерные программы для расчета временных Моссбауэровских спектров. Первая (NEFT) основана на Фурье-преобразовании, вторая (NERT) выполняет прямое компьютерное моделирование рассеяния в реальных пространстве и времени. Я развил теорию многоволновой дифракции ядерного экситона. Вместе со Смирновым я развил теорию в случае диффузионного движения ядер. Я также продвинул теорию неупругого ядерного поглощения, сделал полезную программу DOS, которая широко используется на станции ядерного резонансного рассеяния в ESRF. Эта работа продолжается. Опубликованные результаты смотри в статьях 17, 18, 80, 82, 87, 88, 98, 99, 103, 104, 107, 106, 107, 108, 110 - 112, 114, 117, 118, 122, 125.

[ НАЗАД ]

Развитие теории отражения рентгеновских лучей
многослойными зеркалами (точные результаты).

Этой проблемой я систематически не занимался. Но она входит в круг проблем, широко обсуждающихся в литературе и на конференциях. Поэтому время от времени по разным поводам я тоже что-то пытался сделать. Меня в основном интересовали точные результаты. Такие результаты я и публиковал. Смотри статьи 84, 85, 86, 129, 131.

[ НАЗАД ]

Развитие многочастичной теории электронной
подсистемы металлов, с учетом обменного
и корреляционного взаимодействий высших порядков.

Это область науки лежит далеко от моей основной научной линии. В нашем теоретическом отделе я один занимаюсь рассеянием рентгеновских лучей. Все другие члены нашей группы развивают теорию сверхпроводимости, электронных свойств твердых тел, фононных спектров, квантово-механических проблем типа Бозе конденсации и другие. Иногда меня также просили помочь в этих задачах. Обычно все такие мои работы оставались неопубликованными (независимо от того, сколько времени они у меня отнимали). Только теория, развитая с Горобченко является нормально опубликованной. Наши жены были друзьями и это было одной из причин почему я начал с ним работать по этой теме. Другой причиной был временный разрыв моих старых связей. Тем не менее, работа была сделана и опубликована. Главные идеи здесь принадлежат Горобченко. Я только выполнял компьютерные расчеты, которые были очень сложными. Однако я хорошо понимал предмет и знал литературу. Уже после года работы в этом направлении я написал за месяц главную часть нашего большого обзора. Горобченко помогал мне только оттисками работ, которые сам не читал. В то время (в конце семидесятых - начале восьмидесятых) был всплеск интереса к системе свободного взаимодействующего электронного газам, поэтому наша работа была полезной. Сегодня я оставил эту тему и я не знаю современную ситуацию. По моему мнению теория здесь далеко впереди эксперимента и она решает свои собственные внутренние проблемы. Однако, поскольку система бесконечная, проблемы тоже бесконечные. Каждый новый шаг теории возмущений требует очень больших расчетов. В нашем отделе сегодня достигнуто сильное развитие метода квантового Монте-Карло, но к сожалению только для Бозе систем. Опубликованные статьи 25, 31, 33, 35, 40, 68.

[ НАЗАД ]