Нейтрон может пройти мимо ядра с вероятностью, определяемой расстоянием ядерного взаимодействия, или быть поглощенным, или подвергнуться рассеянию, которое может быть когерентным или некогерентным. [1] Интерференционные эффекты при когерентном рассеянии могут быть вычислены через длину когерентного рассеяния нейтронов, которая пропорциональна амплитуде сферических рассеянных волн согласно теории Гюйгенса – Френеля . Эта длина рассеяния зависит от изотопа (и элемент в виде взвешенной средней арифметического по изотопам составляющих) таким образом , что возникает случайным образом , в то время как рентгеновская длина рассеяния является только продукт атомного номера и Thomson длины рассеяния , таким образом , монотонно возрастает с атомный номер.[1] [2]
Длина рассеяния может быть как положительной, так и отрицательной. Сечение рассеяния равно квадрату длины рассеяния, умноженному на 4π, [3] то есть площади круга с радиусом, вдвое превышающим длину рассеяния. В некоторых случаях, как в случае с титаном и никелем, можно смешивать изотопы элемента, длина которого имеет противоположные знаки, чтобы получить нулевую суммарную длину рассеяния, и в этом случае когерентное рассеяние вообще не произойдет, в то время как для ванадия уже противоположные знаки двух спиновых конфигураций единственного встречающегося в природе изотопа дают почти полное уничтожение. Однако нейтроны по-прежнему будут испытывать сильное некогерентное рассеяние в этих материалах. [1]
Существует большая разница в длине рассеяния между протием (-0,374) и дейтерием (0,667). Используя тяжелую воду в качестве растворителя и / или селективного дейтерирования исследуемой молекулы (заменяя протий естественным образом дейтерием), это различие может быть использовано для изображения конфигурации водорода в органическом веществе, что практически невозможно с рентгеновскими лучами из-за их малая чувствительность к единственному электрону водорода. [4] С другой стороны, исследования рассеяния нейтронов водородсодержащих образцов часто страдают из-за сильного некогерентного рассеяния природного водорода.
элемент | протоны | изотоп | длина рассеяния нейтронов b coh ( фм ) | когерентное поперечное сечение σ coh ( барн ) | некогерентное поперечное сечение σ inc (сарай) | поперечное сечение поглощения σ a (барн) |
---|---|---|---|---|---|---|
Водород | 1 | 2,82 [2] [5] | -3,74 [1] [2] [5] [6] | 1,758 [1] | 79,7, [6] 80,27 [1] | 0,33, [6] 0,383 [1] |
Водород | 1 | 2 | 6,67 [1] [2] [5] [6] | 5,592 [1] | 2,0, [6] 2,05 [1] | 0,0005 [1] [6] |
Бор | 5 | естественный | 5.30 [1] | 3,54 [1] | 1,70 [1] | 767,0 [1] |
Углерод | 6 | 12 | 6,65 [1] [2] [5] [6] | 5.550 [1] | 0,0, [6] 0,001 [1] | 0,0035, [6] 0,004 [1] |
Азот | 7 | 14 | 9,36, [1] 9,40, [2] 9,4 [5] [6] | 11.01 [1] | 0,3, [6] 0,5 [1] | 1.9 [1] [6] |
Кислород | 8 | 16 | 5.80, [2] 5.8 [1] [5] [6] | 4,232 [1] | 0,0, [6] 0,000 [1] | 0,00019, [6] 0,0002 [1] |
Алюминий | 13 | естественный | 3,45, [1] 3,5 [6] | 1,495 [1] | 0,0, [6] 0,008 [1] | 0,23, [6] 0,231 [1] |
Кремний | 14 | естественный | 4,2 [6] [7] | 0,0 [6] | 0,17 [6] | |
Фосфор | 15 | 30 | 5.10 [2] | |||
Сера | 16 | 32 | 2,80, [2] 2,8 [5] | |||
Титана | 22 | естественный | -3,44, [1] -3,4 [6] [7] | 1,485 [1] | 2,87, [1] 3,0 [6] | 6.09, [1] 6.1 [6] |
Ванадий | 23 | естественный | -0,38 [1] | 0,018 [1] | 5.07 [1] | 5,08 [1] |
Хром | 24 | естественный | 3,64 [1] | 1,66 [1] | 1,83 [1] | 3,05 [1] |
Марганец | 25 | 55 (натуральный) | -3,73 [1] | 1,75 [1] | 0,4 [1] | 13,3 [1] |
Утюг | 26 год | естественный | 9,45, [1] 9,5 [6] | 11,22 [1] | 0,4 [1] [6] | 2,56, [1] 2,6 [6] |
Никель | 28 год | естественный | 10,3 [1] | 13,3 [1] | 5.2 [1] | 4,49 [1] |
Медь | 29 | естественный | 7,72 [1] | 7,485 [1] | 0,55 [1] | 3,78 [1] |
Цирконий | 40 | естественный | 7,16, [1] 0,72 [6] | 6,44 [1] | 0,02, [1] 0,3 [6] | 0,18, [6] 0,185 [1] |
Ниобий | 41 год | 93 (натуральный) | 7,054 [1] | 6,253 [1] | 0,0024 [1] | 1,15 [1] |
Молибден | 42 | естественный | 6,72 [1] | 5,67 [1] | 0,04 [1] | 2,48 [1] |
Кадмий | 48 | естественный | 4.87 [1] | 3,04 [1] | 3,46 [1] | 2520 [1] |
Банка | 50 | естественный | 6,23 [1] | 4.87 [1] | 0,022 [1] | 0,626 [1] |
Церий | 58 | естественный | 4.8 [6] | 0,0 [6] | 0,63 [6] | |
Гадолиний | 64 | естественный | 6.5 [1] | 29,3 [1] | 151 [1] | 49700 [1] |
Тантал | 73 | естественный | 6,91 [1] | 6,00 [1] | 0,01 [1] | 20,6 [1] |
Вольфрам | 74 | естественный | 4.86 [1] | 2,97 [1] | 1,63 [1] | 18,3 [1] |
Золото | 79 | 197 | 7.60 [2] | |||
Вести | 82 | естественный | 9,41 [1] | 11.115 [1] | 0,003 [1] | 0,171 [1] |
Торий | 90 | 232 (натуральный) | 9,8 [6] | 0,00 [6] | 7,4 [6] | |
Уран | 92 | естественный | 8,42 [1] [6] | 8,903 [1] | 0,00, [6] 0,005 [1] | 7,5, [6] 7,57 [1] |
Более полные данные доступны в NIST [8] и Атоминституте Вены. [9]
Рекомендации
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar as at au av aw ax ay az ba bb bc bd be bf bg bh bi bj bk bl bm bn bo bp bq br bs bt bu bv bw bx by bz ca cb cc cd ce cf cg ch ci cj ck cl cm cn co cp cq cr cs ct cu MT Хатчингс; PJ Withers; ТМ Холден; Торбен Лоренцен (28 февраля 2005 г.). Введение в определение остаточных напряжений методом нейтронографии . CRC Press. ISBN 9780203402818.
- ^ Б с д е е г ч я J Дмитрий Иванович Свергун; Мишель Х. Дж. Кох; Питер А. Тимминс; Роланд П. Мэй (8 августа 2013 г.). Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей и нейтронов растворами биологических макромолекул . ОУП Оксфорд. ISBN 9780199639533.
- ^ Ампаро Лопес-Рубио и Эллиот Пол Гилберт (2009). «Рассеяние нейтронов: естественный инструмент исследований в области пищевых продуктов и технологий» (PDF) . Тенденции в пищевой науке и технологиях : 1–11.
- ^ Фонг Шу; Венки Рамакришнан и Бенно П. Шенборн (2000). «Повышенная видимость атомов водорода с помощью нейтронной кристаллографии на полностью дейтерированном миоглобине» . PNAS . 97 (8): 3872–3877. Bibcode : 2000PNAS ... 97.3872S . DOI : 10.1073 / pnas.060024697 . PMC 18109 . PMID 10725379 .
- ^ Б с д е е г Оливер К. Маллинз; Эрик Ю. Шу, ред. (11 ноября, 2013). Структура и динамика асфальтенов . Springer Science & Business Media. п. 161. ISBN. 9781489916150.
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am Канеллопулос Н.К., изд. (26 сентября, 2000). Последние достижения в разделении газов микропористыми керамическими мембранами . ISBN 9780080540320.
- ^ а б Ф. Родригес-Рейносо; Жан Рукероль; К.К. Унгер; Кеннет SW Синг, ред. (26 августа 1994 г.). Характеристика пористых твердых тел III . Эльзевир. ISBN 9780080887371.
- ^ «Указатель / ресурсов / n-длин / элементов» .
- ^ «Длины рассеяния нейтронов» .