中子散射及其应用.ppt

中子散射及其应用 中子是电中性粒子，它具有波动性。常用的热中子波长约为10~100nm，相当于金属的原子间距。 中子束通过金属时会被散射。中子散射分为两种性质：一是弹性散射，即散射前后中子的能量不会发生变化；二是非弹性散射，即散射时中子的能量产生损耗或者增大。 散射原理 中子束通过金属时不受电场的影响，但要受到原子核的影响，而产生核散射。对多数材料来说，基本散射体就是原子核。通常中子发生散射的特性可用散射长度lb表示，lb的量纲为长度，金属的散射长度约为10-12cm数量级。 核散射 由右图可知，周期表中相邻元素间中子散射长度的变化没有固定规律，正是这一特性使它对相邻元素的鉴别能力比X射线高得多。 几种常见金属的散射长度 由于中子的波长与原子间距的数量相当，所以X射线的衍射规律都适用于中子束。当用中子束照射晶体时，散射中子的衍射规律服从布拉格方程 nλ = 2 dsinΘ，它是利用中子衍射技术分析合金微观结构的基础。 中子具有磁矩，当它与一个具有磁矩的原子相互碰撞时，由于磁的相互作用也会产生散射，这种散射称为磁散射。核散射和磁散射同时存在时，两个散射效应可相互叠加。磁散射取决于被研究金属原子的磁性，即受散射体原子和离子磁矩大小及方向的影响。 对于磁散射，通常也用一个磁散射长度lp表示原子或离子的散射特性，它的量纲是长度单位。不同金属的磁散射长度也有明显的差异，例如，铁的lp值是0.6 X 10-12cm,钴为4.7 X 10-12cm，镍为0.16 X 10-12cm。 磁散射 以上所说的核散射和磁散射均属于弹性散射。另外，考虑到热中子的能量与分子或原子的平均振动能量相当，所以中子与分子（原子）相互碰撞时能量可以相互发生交换，由此可引起中子的波长发生变化，这就是中子的非弹性散射。 总结 谢谢观赏 Make Presentation much more fun