《Radiation Physics and Chemistry》：Studies of the secondary emission of low-energy electrons during the interaction of relativistic electrons with amorphous substances
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研究人员报道了对原子序数范围 Z = 4…79 的无定形薄靶在能量为 10 MeV 和 25 MeV 的电子束作用下的二次电子发射（Secondary Electron Emission, SEE）实验结果。实验在线性加速器上进行，采用可分别测量薄膜前后表面发
研究人员报道了对原子序数范围 Z = 4…79 的无定形薄靶在能量为 10 MeV 和 25 MeV 的电子束作用下的二次电子发射（Secondary Electron Emission, SEE）实验结果。实验在线性加速器上进行，采用可分别测量薄膜前后表面发射的低能电子（<50 eV）流的方法。结果表明，对于大多数材料，SEE系数与基于电离能量损失的理论模型吻合较好。在该能区首次系统性观测到产额不对称现象：入射面（上游）产额高于出射面（下游），其机制归因于上游表面的介质极化（密度效应）以及粒子电磁场在靶内重建长度有限导致下游无此效应。对铍（Be）和金（Au）等极端元素，理论与实验存在差异并进行了讨论。该结果对于验证蒙特卡洛模拟程序（如 Geant4 的 Geant4-DNA 及 Geant4-MicroElec 扩展模块）以及开发无损束流监测器具有重要意义。
本研究由乌克兰国家科学中心哈尔科夫物理技术研究所（NSC KIPT）团队完成，发表于《Radiation Physics and Chemistry》。研究背景聚焦于高能辐射与凝聚态物质相互作用的基础物理问题，其中二次电子发射（SEE）是关键过程。低能电子（≤50 eV）主要来自靶材近表层，其产额不受厚度影响，且在生物辐照损伤和新一代加速器束流诊断中具有重要应用价值。然而，现有理论模型多针对厚靶和低能入射粒子，难以准确描述高能相对论电子穿过纳米厚度无定形薄膜时的发射行为，同时缺乏系统的实验数据支持。为此，研究人员开展了针对高能电子（10 MeV、25 MeV）穿透无定形薄靶的 SEE 实验，旨在获得低能电子产额及其不对称性特征，为探测器设计、微剂量学及蒙特卡洛模拟验证提供依据。
关键技术方法方面，研究人员在 LPE-30 MeV 直线加速器束线上建立了实验平台，采用多靶装置可在真空条件下依次测试六种靶材的 I-V 特性。通过调节两个收集极（C1、C2）电位，分别测量入射面和出射面的低能电子流，并结合电流—电压曲线分析实现高能与低能成分分离。靶材包括 Be、Al、Ni、Cu、Nb、Au，覆盖宽原子序数范围。
研究结果分为若干部分。在“实验方案与研究方法”中，研究人员设计了可分别测量两表面发射电流的实验装置，并优化了电位扫描范围（?80 V 至 +80 V），确保低能电子有效收集。在“实验结果”中，通过对 I-V 曲线的解析发现，多数材料的 SEE 系数与基于电离能量损失的理论预测一致；同时观察到入射面产额显著高于出射面，这种不对称性与介质极化导致的密度效应有关。在“低能电子释放的理论分析”中，研究人员采用已有模型将 SEE 系数 σ 与平均电离能量损失 Δ(Ee) = dEe/dx 关联，验证了实验数据的合理性，并讨论了极端元素偏离的原因。
在讨论与结论部分，研究人员指出，该方法能够精确分离前后表面的低能电子贡献，并有效排除高能 δ 电子干扰。实验首次在高能区系统揭示了 SEE 产额的不对称性，并提出其物理机制与粒子场重建长度及介质极化效应密切相关。这些结果为改进辐射与物质相互作用模型提供了可靠数据，尤其在验证 Geant4 系列蒙特卡洛代码（Geant4-DNA、Geant4-MicroElec）方面具有重要价值。此外，该研究为超快时间分辨探测器、束流剖面监测器及纳米剂量学技术的发展奠定了基础。
