Нейтронография

В нейтронной оптике для анализа строения вещества используются волны де Бройля медленных (тепловых) нейтронов. Если соответствующая длина волны сравнима с межатомным расстоянием, то для описания волновых процессов удобно ввести показатель преломления нейтронов согласно формуле

, (10.3)

где

- скорость нейтронов в вакууме,

- скорость нейтронов в среде,

- кинетическая энергия нейтронов в вакууме,

- усреднённый по объёму среды потенциал взаимодействия нейтрона с ядрами вещества,

- концентрация атомных ядер,

- когерентная длина рассеяния нейтронов ядрами,

- масса нейтрона.

В отличие от электронов нейтроны не обладают электрическим зарядом, поэтому взаимодействуют в основном с атомными ядрами. Кроме того, нейтроны обладают магнитным моментом порядка ядерного магнетона

, (10.4)

где - масса протона, что обуславливает их взаимодействие с внутренним полем вещества.

Показатель преломления нейтронов даёт возможность количественно описывать такие волновые явления как отражение и преломление волн на границе раздела сред, дифракция на неоднородностях среды и периодических структурах, интерференция.

Например, если , что справедливо для большинства атомных ядер, нейтроны с кинетической энергией не могут проникнуть из вакуума в среду в силу полного внутреннего отражения волны де Бройля. Данный эффект используется для создания сосудов для хранения ультрахолодных нейтронов.

Источниками медленных нейтронов с кинетической энергией () служат ядерные реакторы, у которых максимум энергетического спектра тепловых нейтронов лежит в области энергии .