Нейтронография

По кругу решаемых задач, нейтронография сильно уступает рентгеноструктурному анализу, поскольку обладает меньшей разрешающей способностью, но в ряде случаев позволяет получить данные недоступные при других видах исследований.

Взаимодействие нейтронов с веществом обладает рядом особенностей.

1. Нейтроны слабо поглощаются в веществе, в 10⁴ раз меньше чем рентгеновские лучи.

2. Нейтроны одинаково рассеиваются под всеми углами, отсутствует строгая зависимость рассеяния от атомного номера вещества, так водород и углерод рассеивают нейтроны почти так же, как и тяжелые элементы.

В качестве источника нейтронов используются ядерные реакторы. Как известно длина волны нейтрона l(см) определяется из соотношения де Бройля

l = 3,95603×10^-3(h/mv)/ v или l = 2,86×10^-9 /Ö E,

где h - постоянная Планка; m - масса нейтрона; v - скорость нейтрона, см/сек; E - энергия нейтрона,эВ. В нейтронографии используются нейтроны с длиной волны порядка 1 А, т.е. с энергией порядка 1 эВ (тепловые нейтроны).

Области применения нейтронографии.

1. Изучение кристаллической структуры веществ, содержащих атомы легких элементов, наряду с тяжелыми атомами, а так же структур из легких элементов.

2. Исследование упорядочения в системах с близкими атомными номерами. Так для системы Fe–Co отношение интенсивностей основных (структурных) отражений к сверхструктурным линиям для рентгеновских лучей равно F²_c/F²_свс » 2800, а для нейтронного рассеяния F²_c/F²_свс »3,3.

3. Определение магнитных структур кристаллических веществ. Уникальное свойство дифракции нейтронов, поскольку нейтроны благодаря собственному магнитному моменту могут взаимодействовать с любыми магнитными моментами, локализованными в веществе, и это взаимодействие проявляется на нейтронограммах.

4. Определение предпочтительных ориентаций в крупных образцах. Так удается провести исследование текстуры в образцах железа толщиной до 2,5 см. В отличии от рентгенографического исследования анализ текстуры проводится не для поверхрностного слоя, а для всего объема образца.