Овчаренко А. Ю. Виявлення змiн оптичних властивостей та структурних неоднорiдностей матерiалiв методами рентгенiвського фазового контрасту.

У дисертаційній роботі розглядається виявлення структурних змін та візуалізація внутрішньої будови об’єктів різної природи методами рентгенівського фазового контрасту, а також досліджуються зміни оптичних властивостей матеріалів у рентгенівському діапазоні в умовах деформації, теплового розширення, фазових переходів, варіацій елементного складу. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, переліку використаних джерел та одного додатка. Обсяг дисертації 158 сторінок машинописного тексту, основна частина становить 124 сторінки та містить 42 рисунки. Список використаних джерел включає 151 найменування. Результати дисертації роботи опубліковані у 4 наукових працях, що індексуються наукометричними базами Scopus та/або Web of Scіence. Об’єктом дослідження є тривимірні структурні неоднорідності довільної геометричної форми від мікро- до мікроскопічного розміру у зразках живої та неживої природи. Метою даної роботи є дослідження внутрішньої будови складних тривимірних об’єктів із різними значеннями декрементів заломлення та коефіцієнтів поглинання методами рентгенівського фазового контрасту. У роботі розроблено новий підхід моделювання фазоконтрастного рентгенівського зображення методом вільного поширення на основі теорії Френеля-Кірхгофа, створено генератор тривимірних комп’ютерних моделей оптично однорідних та неоднорідних, одношарових та багатошарових, однокомпонентних та багатокомпонентних зразків довільної геометричної форми, реалізовано на практиці власний алгоритм розрахунку товщин та зсувів фаз рентгенівського випромінювання (РВ) при проходженні через досліджувані об’єкти. Запропоновано методику обчислення декрементів заломлення та коефіцієнтів поглинання металів та їх сплавів на основі відомих теоретичних співвідношень та результатів молекулярно-динамічного моделювання. Проведено моделювання дифракції РВ у схемі вільного поширення на зразках з лінійними розмірами порядку 0.1 мм і характерними для біологічних тканин оптичними декрементами заломлення 10^-6. У результаті дослідження розраховано розподіли інтенсивностей та змін фаз РВ на екрані (детекторі), що показало можливість одержання чітких зображень об'єктів з малими значеннями декрементів заломлення. Реалізовано на практиці методику відновлення форми та розмірів тривимірного об’єкта за допомогою програмного аналізу результатів дифракції, отриманих під різними кутами. На основі створеного алгоритму генерування комп’ютерних моделей багатошарових тривимірних об'єктів неправильної геометричної форми з різними декрементами заломлення для кожного шару проведено дослідження внутрішньої багатошарової структури оптично неоднорідних об'єктів за допомогою рентгенівської фазоконтрастної візуалізації. Вивчено вплив розмірних ефектів на взаємодію матеріалів з рентгенівським випромінюванням. Показано, що якість зображення на екрані залежить від кількості зон Френеля,  які потрапляють в область геометричної тіні досліджуваного зразка при поширенні хвильового фронту. Вивчено чутливість методу рентгенівського фазового контрасту по відношенню до механічних деформацій стиснення-розтягу для металевих зразків на основі сплаву Fe-1.3%Cu-1%Nі. Виконано ідентифікацію фазових переходів у кристалах чистого Zr методом рентгенівської дифракції. Обчислено глибину проникнення РВ у металеві сплави Fe-13%Cr-(2,4,8)%Al при різних температурах. Показано високу чутливість методу рентгенівського фазового контрасту до процесів, пов’язаних зі зміною електронної густини. Досліджено особливості формування дифракційних картин об'єктів при використанні протяжних джерел рентгенівського випромінювання з урахуванням ступеню їх просторової когерентності. Використовуючи теоретичні положення теореми Ван Циттерта Церніке, було проведено розрахунки розмірів області когерентності для квазімонохроматичного джерела. При цьому враховувались такі важливі параметри як: фізичні розміри джерела, характер розподілу інтенсивності випромінювання та його довжина хвилі. На основі отриманих даних було визначено оптимальні відстані між джерелом випромінювання та досліджуваним об'єктом, що забезпечують максимальну чіткість та якість зображення зразка при заданих експериментальних умовах. Результати даного дисертаційного дослідження можуть бути корисні спеціалістам у галузі матеріалознавства, біології та медицини, допоможуть оптимізувати процеси діагностики матеріалів, виявляти дефекти та досліджувати структурні характеристики об’єктів різної природи з метою підвищення безпеки та якості продукції, вирішення основних проблем медичної діагностики: зменшення дози опромінення, підвищення роздільної здатності та контрастності для візуалізації м’яких тканин.