Длина рассеяния нейтронов - Википедия - Neutron scattering length

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 с помощью когерентного длина рассеяния нейтронов, будучи пропорциональной амплитуде сферических рассеянных волн согласно Теория Гюйгенса – Френеля. Эта длина рассеяния изменяется в зависимости от изотопа (и по элементу как средневзвешенное арифметическое значение по составляющим изотопам) случайным образом, тогда как длина рассеяния рентгеновских лучей является просто произведением атомный номер и Длина томсоновского рассеяния, поэтому монотонно возрастает с атомным номером.[1][2]

Длина рассеяния может быть как положительной, так и отрицательной. Сечение рассеяния равно квадрату длины рассеяния, умноженному на 4π,[3] то есть площадь круга с радиусом вдвое больше длины рассеяния. В некоторых случаях, как в случае с титаном и никелем, можно смешивать изотопы элемента, длина которого имеет противоположные знаки, чтобы получить нулевую чистую длину рассеяния, и в этом случае последовательный 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 все равно будут испытывать сильное некогерентное рассеяние в этих материалах.[1]

Существует большая разница в длине рассеяния между протий (-0,374) и дейтерий (0,667). Используя тяжелая вода в качестве растворителя и / или селективного дейтерирования исследуемой молекулы (замена протия природного происхождения на дейтерий) это различие может быть использовано для изображения конфигурации водорода в органическом веществе, что практически невозможно с рентгеновскими лучами из-за их малой чувствительности к одиночный электрон водорода.[4] С другой стороны, исследования рассеяния нейтронов водородсодержащих образцов часто страдают из-за сильного некогерентного рассеяния природного водорода.

элементпротоныизотопдлина рассеяния нейтронов
бcoh (FM )		последовательный
поперечное сечение
σcoh (сарай )		бессвязный
поперечное сечение
σinc (сарай)		поглощение
поперечное сечение
σа (сарай)
Водород12.82[2][5]-3.74[1][2][5][6]1.758[1]79.7,[6] 80.27[1]0.33,[6] 0.383[1]
Водород126.67[1][2][5][6]5.592[1]2.0,[6] 2.05[1]0.0005[1][6]
Бор5естественный5.30[1]3.54[1]1.70[1]767.0[1]
Углерод6126.65[1][2][5][6]5.550[1]0.0,[6] 0.001[1]0.0035,[6] 0.004[1]
Азот7149.36,[1] 9.40,[2] 9.4[5][6]11.01[1]0.3,[6] 0.5[1]1.9[1][6]
Кислород8165.80,[2] 5.8[1][5][6]4.232[1]0.0,[6] 0.000[1]0.00019,[6] 0.0002[1]
Алюминий13естественный3.45,[1] 3.5[6]1.495[1]0.0,[6] 0.008[1]0.23,[6] 0.231[1]
Кремний14естественный4.2[6][7]0.0[6]0.17[6]
Фосфор15305.10[2]
Сера16322.80,[2] 2.8[5]
Титана22естественный-3.44,[1] -3.4[6][7]1.485[1]2.87,[1] 3.0[6]6.09,[1] 6.1[6]
Ванадий23естественный-0.38[1]0.018[1]5.07[1]5.08[1]
Хром24естественный3.64[1]1.66[1]1.83[1]3.05[1]
Марганец2555 (натуральный)-3.73[1]1.75[1]0.4[1]13.3[1]
Утюг26естественный9.45,[1] 9.5[6]11.22[1]0.4[1][6]2.56,[1] 2.6[6]
Никель28естественный10.3[1]13.3[1]5.2[1]4.49[1]
Медь29естественный7.72[1]7.485[1]0.55[1]3.78[1]
Цирконий40естественный7.16,[1] 0.72[6]6.44[1]0.02,[1] 0.3[6]0.18,[6] 0.185[1]
Ниобий4193 (натуральный)7.054[1]6.253[1]0.0024[1]1.15[1]
Молибден42естественный6.72[1]5.67[1]0.04[1]2.48[1]
Кадмий48естественный4.87[1]3.04[1]3.46[1]2520[1]
Банка50естественный6.23[1]4.87[1]0.022[1]0.626[1]
Церий58естественный4.8[6]0.0[6]0.63[6]
Гадолиний64естественный6.5[1]29.3[1]151[1]49700[1]
Тантал73естественный6.91[1]6.00[1]0.01[1]20.6[1]
Вольфрам74естественный4.86[1]2.97[1]1.63[1]18.3[1]
Золото791977.60[2]
Свинец82естественный9.41[1]11.115[1]0.003[1]0.171[1]
Торий90232 (натуральный)9.8[6]0.00[6]7.4[6]
Уран92естественный8.42[1][6]8.903[1]0.00,[6] 0.005[1]7.5,[6] 7.57[1]

Более полные данные доступны на сайте NIST[8] и Атоминститута Вены.[9]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа ab ac объявление ае аф аг ах ай эй ак аль являюсь ан ао ap водный ар в качестве в au средний ау топор ай az ба bb до н.э bd быть парень bg бх би Ъ bk бл бм млрд бо бп бк br bs bt бу bv чб bx к bz ок cb cc CD ce ср cg ch ci cj ск cl см сп co cp cq cr cs ct у.е. M.T. Хатчингс; П.Дж. Уизерс; Т.М. Холден; Торбен Лоренцен (28 февраля 2005 г.). Введение в определение остаточных напряжений методом нейтронографии. CRC Press. ISBN  9780203402818.
  2. ^ а б c d е ж грамм час 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 на растворах биологических макромолекул. ОУП Оксфорд. ISBN  9780199639533.
  3. ^ Ампаро Лопес-Рубио и Эллиот Пол Гилберт (2009). «Рассеяние нейтронов: естественный инструмент для исследований в области пищевых продуктов и технологий» (PDF). Тенденции в пищевой науке и технологиях: 1–11.
  4. ^ Фонг Шу; Венки Рамакришнан и Бенно П. Шенборн (2000). «Улучшенная видимость атомов водорода с помощью нейтронной кристаллографии на полностью дейтерированном миоглобине». PNAS. 97 (8): 3872–3877. Bibcode:2000PNAS ... 97.3872S. Дои:10.1073 / pnas.060024697. ЧВК  18109. PMID  10725379.
  5. ^ а б c d е ж грамм Оливер К. Маллинз; Эрик Ю. Шу, ред. (11 ноября, 2013). Структура и динамика асфальтенов.. Springer Science & Business Media. п. 161. ISBN  9781489916150.
  6. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у z аа ab ac объявление ае аф аг ах ай эй ак аль являюсь Н.К. Канеллопулос, изд. (26 сентября, 2000). Последние достижения в разделении газов микропористыми керамическими мембранами. ISBN  9780080540320.
  7. ^ а б Ф. Родригес-Рейносо; Жан Рукероль; К.К. Унгер; Кеннет С.В. Пой, ред. (26 августа 1994 г.). Определение характеристик пористых твердых тел III. Эльзевир. ISBN  9780080887371.
  8. ^ "Указатель / ресурсов / n-длин / элементов".
  9. ^ «Длины рассеяния нейтронов».