Дифракция нейтронов
-
Нейтронная температура и рассеяние
- Нейтроны могут проявлять волновые явления, такие как дифракция.
- Дифракция нейтронов используется для определения атомной и магнитной структуры материалов.
- Нейтроны взаимодействуют с ядрами атомов, что позволяет различать изотопы.
-
Требования к инструментам и образцам
- Для метода требуется источник нейтронов, обычно ядерный реактор или расщепитель.
- Используются поликристаллические порошки или крупные монокристаллы.
- Метод требует устройства для обнаружения нейтронов.
-
Преимущества и недостатки
- Преимущества: чувствительность к легким атомам, способность различать изотопы, отсутствие радиационного повреждения, глубина проникновения.
- Недостатки: необходимость использования ядерного реактора, сложность выращивания монокристаллов.
-
Ядерное рассеяние
- Нейтроны рассеиваются под определенными углами, следуя закону Брэгга.
- Магнитное рассеяние требует атомного форм-фактора и уменьшается с увеличением углов.
-
Использование
- Дифракция нейтронов используется для изучения структуры кристаллических тел.
- Метод применяется для измерения постоянной кристаллической решетки металлов и анализа напряжений.
- Дифракция нейтронов позволяет получить представление о трехмерной структуре материалов.
-
Водород и нулевое рассеяние
- Дифракция нейтронов чувствительна к присутствию водорода, что позволяет различать его изотопы.
- Нулевое рассеяние достигается при определенном соотношении изотопов.
-
Проблемы работы с высокой концентрацией H
- Интенсивность рассеяния на Н-ядрах имеет большую неупругую составляющую
- Упругий рисунок состоит из резких брэгговских отражений, которые тонут в неэластичном фоне
- Метод особенно сложен для изучения структуры жидкости
-
Использование изотопов
- Подготавливая образцы с различным соотношением изотопов, можно варьировать контраст рассеяния
- Водород недорог и интересен, так как играет важную роль в биохимических структурах
-
История дифракции нейтронов
- Нейтрон был открыт в начале 1930-х годов
- Дифракция впервые наблюдалась в 1936 году
- В 1944 году Эрнест О. Уоллан осознал потенциал тепловых нейтронов для кристаллографии
- В 1945 году Уоллан провел первые эксперименты по дифракции нейтронов в Ок-Ридже
- В 1946 году к нему присоединился Клиффорд Дж. Шулл, и они разработали основные принципы метода
- В 1994 году Шулл получил половину Нобелевской премии по физике за разработку метода
-
Задержка между завершением работы и Нобелевской премией
- Задержка между завершением работы и присуждением Нобелевской премии близка к задержке между изобретением электронного микроскопа и Нобелевской премией Руски
- Это близко к рекордному показателю 55 лет между открытиями Пейтона Рауса и присуждением ему Нобелевской премии в 1966 году
-
Связанные области
- Кристаллография
- Кристаллографическая база данных
- Дифракция электронов
- Дифракция скользящего падения
- Неупругое рассеяние нейтронов
- Рентгеновская дифракционная компьютерная томография
-
Рекомендации
- Дальнейшее чтение
- Внешние ссылки
- Национальный институт стандартов и технологий, Центр нейтронных исследований
- От закона Брэгга к дифракции нейтронов
- Инициатива по созданию интегрированной инфраструктуры для рассеяния нейтронов и мюонной спектроскопии (NMI3)
- Лаборатория нейтронной физики имени Франка Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ)
- База данных нейтронно-лучевых приборов МАГАТЭ