Нейтронография


Нейтронография

Нейтроногра́фия (от нейтрон и «граф» — пишу) — дифракционный метод изучения атомной и/или магнитной структуры кристаллов, аморфных материалов и жидкостей с помощью рассеяния нейтронов.

Содержание

История метода

Первые работы в области нейтронографии принадлежат итальянскому физику Энрико Ферми (194648). Основы метода, включая конструирование приборов для регистрации дифракции нейтронов, были разработаны американскими физиками Клиффордом Шаллом, Бертрамом Брокхаузом и Эрнестом Волланом (англ. Ernest Wollan) в Национальной лаборатории Оук-Ридж в конце 1940-х — начале 1950-х годов. За эти работы К.Шалл и Б. Брокхауз в 1994 году получили Нобелевскую премию по физике (Э.Воллан не дожил до премии).

Описание метода

Схематическое изображение нейтронного дифрактометра

Для получения дифракционных спектров используются тепловые нейтроны, получаемые в ядерных реакторах. Так как характерные межатомные расстояния в твердых и жидких телах составляют порядка 1 Å, дифракция возможна, если используемые нейтроны имеют энергию порядка 0,06 эВ, что соответствует длине волны излучения порядка 1 Å.

Исследуемый объект облучается пучком нейтронов, который рассеивается на атомах вещества. Для регистрации рассеяния используются нейтронные спектрометры, при помощи которых измеряется интенсивность рассеяния нейтронов в зависимости от угла дифракции, аналогично рентгеновской дифрактометрии. По полученным дифракционным спектрам восстанавливается атомная структура исследуемого объекта.

Применение

Нейтронограмма дейтерида ниобия Nb4D3

При интерпретации нейтронных дифракционных спектров пользуются геометрической теорией дифракции, применимой также и к дифракции электронов и рентгеновских лучей. Каждое из этих излучений имеет специфику взаимодействия с веществом, что определяет их область применения.

Рассеяние нейтронов происходит на ядрах атомов, что приводит к отсутствию систематической зависимости амплитуды рассеяния от порядкового номера химического элемента, в отличие от рассеяния электронов и рентгеновских лучей. Это позволяет использовать нейтронографию для определения положения атомов элементов-соседей в Периодической системе.

Амплитуда рассеяния нейтронов легких атомов (с маленьким зарядовым числом) сравнима с амплитудой рассеяния тяжелых атомов, что делает нейтроны незаменимыми при определении положения атомов водорода в гидридах металлов, углерода в карбидах металлов и т. п.

Некоторые ядра рассеивают нейтронные волны в фазе, что нашло применение в методе нулевой матрицы, когда подбирается такой состав, чтобы суммарная амплитуда рассеяния атомов одной из подрешёток была равна нулю. В этом случае рассеяние будет происходить только лишь от другой подрешётки и если это — атомы лёгких элементов, определение их координат в элементарной ячейке значительно упрощается.

Поскольку амплитуда рассеяния нейтронов не зависит от угла рассеяния, их можно использовать для изучения атомной структуры жидкостей и аморфных материалов.

Наличие у нейтрона магнитного момента приводит к тому, что они рассеиваются вследствие взаимодействия и с атомными ядрами, и с имеющими магнитные моменты электронными оболочками. Поэтому нейтроны являются единственным инструментом для изучения магнитного упорядочения в магнетиках, где имеется корреляция между направлениями магнитных моментов. Так, благодаря магнитной нейтронографии были обнаружены новые классы магнитных материалов — антиферромагнетики и ферримагнетики.

См. также

Источники

  • Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. — 1-е изд. — М.: Металлургия, 1982. — С. 302-313. — 632 с. — ISBN 5-09-002630-0

Ссылки



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Нейтронография" в других словарях:

  • нейтронография — нейтронография …   Орфографический словарь-справочник

  • НЕЙТРОНОГРАФИЯ — совокупность методов изучения строения в ва в конденсиров. состоянии методом рассеяния нейтронов низких энергий (? …   Физическая энциклопедия

  • НЕЙТРОНОГРАФИЯ — совокупность методов исследования вещества с помощью рассеяния нейтронов низких энергий (e 1 эВ). Нейтронография позволяет изучать взаимное расположение частиц в конденсированных средах (структурная нейтронография), а вследствие наличия у… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Нейтронография — метод изучения структуры вещества, основанный на дифракции нейтронов с энергией меньше 1 эВ; применяется для исследования структур водородсодержащих соединений, соединений с близкими или дальними атомными номерами, соединений из определённых… …   Термины атомной энергетики

  • нейтронография — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN neutronography …   Справочник технического переводчика

  • нейтронография — совокупность методов исследования вещества с помощью рассеяния нейтронов низких энергий (Ξ …   Энциклопедический словарь

  • Нейтронография — (от Нейтрон и ...графия)         метод изучения строения молекул, кристаллов и жидкостей с помощью рассеяния нейтронов. Сведения об атомной и магнитной структуре (См. Магнитная структура) кристаллов получают из экспериментов по дифракции… …   Большая советская энциклопедия

  • НЕЙТРОНОГРАФИЯ — (от нейтрон и греч. graphd пишу, описываю), совокупность методов исследования строения в ва, основанных на изучении рассеяния в вом в конденсир. состоянии тепловых нейтронов (энергия <0,5 эВ). Сведения об атомной и магн. структуре кристаллов… …   Химическая энциклопедия

  • нейтронография — neutronografija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagų sandaros tyrimo metodas, pagrįstas neutronų difrakcija ir sklaida. atitikmenys: angl. neutronography vok. Neutronenbeugungsuntersuchung, f; Neutronenradiographie …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • нейтронография — neutronografija statusas T sritis chemija apibrėžtis Sandaros tyrimo metodas, pagrįstas neutronų difrakcija ir sklaida. atitikmenys: angl. neutronography rus. нейтронография …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas