موضوع مقاله: پراکندگی نوترون | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # پراکندگی نوترون | مقدمه: پراکندگی نوترون ، پراکندگی نامنظم نوترون‌های آزاد توسط ماده، می‌تواند به خود فرآیند فیزیکی طبیعی یا به تکنیک‌های آزمایشی ساخت بشر اشاره داشته باشد که از فرآیند طبیعی برای بررسی مواد استفاده می‌کنند. | ## بخش 1: پراکندگی نوترون | با توجه به تکنیک تجربی، درک و دستکاری پراکندگی نوترون برای کاربردهای مورد استفاده در کریستالوگرافی ، فیزیک ، شیمی فیزیک ، بیوفیزیک ، و تحقیقات مواد بنیادی است. تکنیک های پراش نوترون ( پراکندگی الاستیک ) برای تجزیه و تحلیل ساختارها استفاده می شود. با هر برخورد، نوترون سریع بخش قابل توجهی از انرژی جنبشی خود را به هسته پراکنده (ماده متراکم) منتقل می کند، هر چه هسته سبک تر باشد. و با هر برخورد، نوترون "سریع" کند می شود تا زمانی که با ماده ای که در آن پراکنده شده است به تعادل گرمایی برسد. تعدیل کننده‌های نوترونی برای تولید نوترون‌های حرارتی استفاده می شوند که دارای انرژی جنبشی زیر 1 هستند. نوترون‌های حرارتی برای حفظ یک واکنش زنجیره‌ای هسته‌ای در یک راکتور هسته‌ای و به‌عنوان یک ابزار تحقیقاتی در آزمایش‌های پراکندگی نوترون و سایر کاربردهای علم نوترون استفاده می‌شوند (به زیر مراجعه کنید). برهمکنش نوترون-ماده از آنجایی که نوترون‌ها از نظر الکتریکی خنثی هستند، عمیق تر از ذرات باردار الکتریکی با انرژی جنبشی قابل مقایسه در ماده نفوذ می کنند و بنابراین به عنوان کاوشگرهایی با خواص حجیم ارزشمند هستند. نوترون‌ها با هسته‌های اتمی و با میدان‌های مغناطیسی الکترون‌های جفت‌نشده برهم‌کنش می‌کنند و باعث تداخل و اثرات انتقال انرژی در آزمایش‌های پراکندگی نوترون می‌شوند. برخلاف یک فوتون پرتو ایکس با طول موج مشابه، که با ابر الکترونی اطراف هسته برهمکنش می‌کند، نوترون‌ها عمدتاً با خود هسته تعامل دارند، همانطور که توسط شبه پتانسیل فرمی توصیف شده است. عناصر مهمی مانند کربن و اکسیژن در پراکندگی نوترون کاملاً قابل مشاهده هستند - این در تضاد واضح با پراکندگی پرتو ایکس است که در آن مقاطع عرضی به طور سیستماتیک با عدد اتمی افزایش می‌یابند. | ## بخش 2: پراکندگی نوترون | بنابراین می توان از نوترون‌ها برای تجزیه و تحلیل مواد با اعداد اتمی کم، از جمله پروتئین‌ها و سورفکتانت‌ها استفاده کرد. هسته محدوده بسیار کوتاهی را فراهم می کند، زیرا پتانسیل ایزوتروپ به طور تصادفی از ایزوتوپی به ایزوتوپ دیگر تغییر می کند، که این امکان را فراهم می کند تا کنتراست (پراکندگی) را متناسب با آزمایش تنظیم کنیم. بسته به سوال تحقیق، بیشتر اندازه‌گیری‌ها بر روی پراکندگی الاستیک یا غیرکشسان متمرکز می‌شوند. دستیابی به یک سرعت دقیق، یعنی انرژی دقیق و طول موج دو بروگل ، یک پرتو نوترونی مهم است. چنین پرتوهای تک انرژی "تک رنگ" نامیده می شوند و تک رنگی یا با یک تک رنگ کریستالی یا با طیف سنج زمان پرواز (TOF) به دست می آید. در تکنیک زمان پرواز، نوترون‌ها از طریق دنباله ای از دو شکاف چرخان فرستاده می شوند به طوری که فقط نوترون‌هایی با سرعت خاصی انتخاب می شوند. پالس حاوی نوترون‌هایی با سرعت‌های مختلف یا طول موج‌های دو بروگلی است، اما سرعت‌های جداگانه نوترون‌های پراکنده را می‌توان با اندازه‌گیری زمان پرواز نوترون‌ها بین نمونه و آشکارساز نوترون تعیین کرد. پراکندگی مغناطیسی نوترون دارای بار الکتریکی خالص صفر است، اما دارای گشتاور مغناطیسی قابل توجهی است، اگرچه تنها حدود 0.1٪ از الکترون است. با این وجود، به اندازه‌ای بزرگ است که از میدان‌های مغناطیسی محلی در داخل ماده متراکم پراکنده شود، و یک کاوشگر ضعیف برهمکنش و در نتیجه نافذ ساختارهای مغناطیسی منظم و نوسانات اسپین الکترون را فراهم می‌کند. نتایج به طور کلی به عنوان ضریب ساختار دینامیکی (که قانون پراکندگی غیرالاستیک نیز نامیده می شود) اعلام می شود. | ## بخش 3: پراکندگی نوترون | ، گاهی اوقات نیز به عنوان حساسیت پویا که در آن بردار پراکندگی تفاوت بین بردار موج ورودی و خروجی است و تغییر انرژی تجربه شده توسط نمونه است (منفی نوترون پراکنده). هنگامی که نتایج به عنوان تابعی از رسم شود، آنها را اغلب می‌توان به همان روشی که طیف‌های بدست آمده توسط تکنیک‌های طیف سنجی مرسوم،تفسیر کرد. تا آنجا که پراکندگی نوترون غیرالاستیک را می توان به عنوان یک طیف سنجی خاص مشاهده کرد. آزمایش‌های پراکندگی غیرالاستیک معمولاً به تک رنگی کردن پرتوهای فرود یا خروجی و تجزیه و تحلیل انرژی نوترون‌های پراکنده نیاز دارند. این را می توان از طریق تکنیک‌های زمان پرواز ( پراکندگی زمان پرواز نوترون ) یا از طریق بازتاب براگ از تک بلورها ( طیف سنجی سه محوره نوترونی ، پراکندگی پس نوترون ) انجام داد. در تکنیک‌های اکو ( پژواک اسپین نوترون ، پژواک اسپین تشدید نوترون )، که علاوه بر دامنه نوترون‌ها از فاز مکانیکی کوانتومی نوترون‌ها استفاده می‌کنند، نیازی به تک رنگی شدن نیست. با این حال، در حدود سال 1945، با ظهور راکتورهای هسته ای، شارهای نوترونی زیاد ممکن شد، که منجر به امکان بررسی‌های عمیق ساختار شد. اولین ابزار پراکندگی نوترون در لوله های پرتو در راکتورهای تحقیقاتی چند منظوره نصب شد. در دهه 1960، راکتورهایی با شار بالا ساخته شدند که برای آزمایش‌های لوله پرتو بهینه شده بودند. علاوه بر چند منبع با شار بالا، حدود بیست منبع راکتور با شار متوسط در دانشگاه‌ها و سایر مؤسسات تحقیقاتی وجود داشت. | ## جمع‌بندی | به دلیل سرعت کم شمارش در آزمایش‌های پراکندگی نوترون، دوره‌های نسبتاً طولانی زمان پرتو (به ترتیب روزها) معمولاً برای مجموعه داده‌های قابل استفاده مورد نیاز است.