موضوع مقاله: پراش نوترون | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # پراش نوترون | مقدمه: پراش نوترون یا پراکندگی الاستیک نوترونی، کاربرد پراکندگی نوترون در تعیین ساختار اتمی یا مغناطیسی یک ماده است. | ## بخش 1: پراش نوترون | نمونه ای که مورد بررسی قرار می‌گیرد در پرتوی نوترون‌های حرارتی یا سرد قرار می‌گیرد تا الگوی پراش به دست آید. اما به علت ویژگی‌های مختلف پراکندگی، نوترون‌ها و اشعه X اطلاعات مکملی را نشان می‌دهند: اشعه ایکس برای تجزیه و آنالیز سطحی مناسب‌تر است، زیرا اشعه ایکس قوی، از تابش سنکروترون برای عمق پایین یا نمونه‌های نازک مناسب است. در یک راکتور تحقیقاتی، مولفه‌های دیگری از جمله مونوکروماتور (تک رنگ) کریستال و همچنین فیلترهایی برای گزینش طول موج نوترون، ضروری است. در یک منبع پاشش، از روش زمان پرواز برای مرتب‌سازی انرژی نوترونهای مورد بررسی، استفاده می‌شود (نوترون‌هایی سریعتر هستند که انرژی بیشتری دارند)، بنابراین به هیچ تک رنگی نیازی نیست، بلکه به یک سری عناصر دیافراگم برای فیلتر کردن پالسهای نوترون با طول موج مورد نظر هماهنگ شده‌است. این روش به‌طور معمول با پراش پودر انجام می‌شود که فقط به پودر پلی کریستالی نیاز دارد. کار با تک کریستال نیز ممکن است، اما بلورها باید بسیار بزرگتر از آنهایی باشند که در کریستالوگرافی اشعه ایکس تک بلوری استفاده می‌شوند. برای تک بلور، این تکنیک به بلورهای نسبتاً بزرگی نیاز دارد که رشد آنها به‌طور معمول بسیار دشوار است. مزایای این تکنیک بسیار زیاد است: حساسیت به اتم‌های نوری، قابلیت تشخیص ایزوتوپ‌ها، عدم آسیب در اثرتابش،Paula M. | ## بخش 2: پراش نوترون | وقتی موج‌ها با مانع‌هایی روبرو می‌شوند که اندازه آنها با طول موج سنجش پذیر است، پراش اتفاق می‌افتد. اگر طول موج یک ذره کوانتوم به‌اندازه کافی کوتاه باشد، اتم‌ها یا هسته‌های آنها می‌توانند به عنوان موانع پراش عمل کنند. وقتی پرتوی از نوترون‌های منشعب‌شده توسط یک رآکتور، کند شده و با سرعت آنها به درستی گزینش می‌شود، طول موج آنها در نزدیکی یک آنگستروم (۰٫۱ نانومتر) قرار دارد، به‌عبارت دیگر یعنی جدایی معمولی بین اتم‌ها در یک ماده جامد. بر اساس قانون براگ که پراش اشعه X را شرح می‌دهد؛ با استفاده از الگوبرداری از نمونه بلوری؛ تحت تعداد محدودی از زاویه‌های کاملاً معین پراکنده می‌شود. مشارکت در شدت اشعه ایکس پراش‌شده برای اتم‌هایی با عدد اتمی بزرگتر (Z)، بیشتر است. ازسوی دیگر، نوترون‌ها به‌طور مستقیم با هسته اتم برهم‌کنش می‌کنند و میزان سهم آنها در شدت پراش به هر ایزوتوپ بستگی دارد. همچنین اغلب این اتفاق می‌افتد که اتمهای سبک (Z کم) حتی در حضور اتمهای بزرگ (Zبالا) به شدت به پراش کمک می‌کنند. عنصری مانند وانادیوم پرتوهای X را به شدت پراکنده می‌کند، اما هسته آن به سختی نوترون‌ها را پراکنده می‌کند، به همین دلیل است که اغلب به عنوان ماده مخزن مورد استفاده قرار می‌گیرد. | ## بخش 3: پراش نوترون | علاوه برآن، نیازی به فاکتور فرم اتمی برای توصیف شکل ابر الکترون اتم نیست و قدرت پراکندگی یک اتم با زاویه پراکندگی، مانند اشعه X، از بین نمی‌رود؛ بنابراین پراش‌سنج‌ها می‌توانند قله‌های پراش قوی و کاملاًمعین حتی در زاویه‌های بالا را نشان دهند، به خصوص اگر آزمایش در دماهای پایین انجام شود. اطلاعات با زاویه بالا (یعنی با وضوح بالا) به این معنی است که موقعیت‌های اتمی در ساختار را می‌توان با دقت بالا تعیین کرد. با این وجود، بیشتر آزمایش‌ها با هدف تولید ساختار جامدات بلوری، پراش نوترون را به ابزاری مهم برای بلورشناسی مبدل می‌کنند. یکی از کاربردهای عملی پراکندگی یا همان پراش نوترون الاستیک، این است که ثابت شبکه ای فلزات و سایر مواد کریستالی را می‌توان بسیار دقیق اندازه‌گیری کرد. همراه با میکروپوزیتر دقیق تراز شده می‌توان نقشه‌ای از ثابت شبکه از طریق فلز تهیه کرد. از زمان استقرار تکنیک پراش نوترون، از اثر پراکندگی مغناطیسی، برای تعیین تعداد گشتاورهای مغناطیسی در مواد، و مطالعه جهت‌گیری و ساختار دو قطبی مغناطیسی استفاده شده‌است. یکی از اولین کاربردهای پراش نوترون، در مطالعه جهت‌گیری دو قطبی مغناطیسی در اکسیدهای فلزی، انتقال ضد فرومغناطیسی؛ مانند اکسیدهای منگنز، آهن، نیکل و کبالت بود. | ## جمع‌بندی | این آزمایش‌ها، برای اولین بار وجود آرایش ضد فرومغناطیسی دو قطبی مغناطیسی را در یک ساختار ماده نشان داد.