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 получают из экспериментов по упругому рассеянию (дифракции) нейтронов
(структурная и магнитная Н.); о коллективных тепловых колебаниях атомов (динамике
решетки)-по неупругому рассеянию, когда нейтроны обмениваются энергией с изучаемым
объектом (нейтронная спектроскопия; этот метод не всегда относят к Н.).
Источником нейтронов служат
гл. обр. ядерные реакторы. Полихроматич. пучки нейтронов подвергают монохрома-тизации
с помощью кристалла-монохроматора. Нейтроно-графич. аппаратура размещается в
непосредств. близости от реактора. Плотность монохроматич. потока нейтронов
относительно невысока (по сравнению с потоком квантов из рентгеновской трубки),
поэтому нейтронографич. приборы громоздки, а используемые образцы относительно
большого размера (монокристаллы объемом > 1 мм3, поликристаллы
> 1 см3). Интенсивность максимумов дифракц. картины измеряют с
помощью дифрактометров, управляемых ЭВМ. Все шире в Н. используют импульсные
источники нейтронов. В этом случае интенсивности дифракц. максимумов устанавливают
по времени пролета нейтронами определенного расстояния (от источника до детектора).
Нейтронографич. исследования можно проводить при разл. т-рах (от 1 до > 1500
К) и давлениях, а также в магн. поле.
С т р у к т у р н а я Н.
основана на дифракции нейтронов при их рассеянии атомными ядрами. Амплитуда
рассеяния нейтронов (в отличие от рентгеновских лучей) не зависит систематически
от атомного номера элемента. Поэтому по сравнению с рентгеновским структурным
анализом структурная Н. дает возможность надежнее и точнее определить координаты
атомов Н. и др. легких элементов в присут. тяжелых и различать атомы с близкими
атомными номерами (напр., Fe, Co и Мn в сплавах и хим. соед.) или даже изотопы
одного элемента (чаще всего Н и D).
В м а г н и т н о й Н.
используют взаимод. магн. моментов нейтрона и атома. Это позволяет установить
наличие и тип магн. структуры (т.е. упорядоченную ориентацию магн. моментов
атомов относительно друг друга и кристаллогра-фич. осей), величину магн. момента
атома, т-ру и характер магн. переходов, распределение спиновой электронной плотности
в кристалле и т.д.
Методами н е й т р о н
н о й с п е к т р о с к о п и и измеряют на поликристаллич. образцах спектр
тепловых колебаний атомов (фононный спектр), а на монокристаллах с линейными
размерами ок. 1см-т. наз. дисперсионные кривые, определяющие мн. физ. св-ва
кристаллов. Нек-рые сведения можно получить также о диффузии атомов, об их подвижности
и временах релаксации, влиянии примесей на матрицу и т. д., причем исследуют
не только кристаллы, но и твердые аморфные в-ва и жидкости. Нейтронная спектроскопия,
в отличие от оптической, позволяет проводить исследования при низких частотах
(до 20 см-1), причем в спектре проявляются все колебания (отсутствуют
правила отбора).
Нейтронографич. методы
все шире используют при исследовании текстуры в-ва, т.к. высокая проникающая
способность нейтронов позволяет получить более полные сведения об анизотропии
св-в образцов, чем рентгенография
. Надмолекулярную структуру белков и
полимерных материалов исследуют по малоугловому рассеянию нейтронов; при этом
устанавливают момент инерции, форму и размеры частиц.
Первые работы в области
Н. (1946-48) принадлежат гл. обр. Э. Ферми; осн. принципы Н. впервые изложили
амер. ученые Э. Уоллан и К. Шалл в 1948.
Лит.: Нейтроны и
твердое тело, т. 1-Нозик Ю.3., Озеров Р. П., Хенниг К., Структурная нейтронография,
М., 1979; т. 2- Изюмов Ю. А., Найш В.Е., Озеров Р. П., Нейтронография магнетиков,
М., 1981; т. 3-Изюмов Ю.А., Черноплеков Н.А., Нейтронная спектроскопия, М.,
1983.
Р. П. Озеров.
|
