ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Нейтронные волны в средах из "Ядерная физика " Этот же процесс приводит к тому, что концентрация нейтронов резко снижается вблизи границы среды, в которой они рождаются, так как вероятность для нейтрона уйти наружу велика. [c.549] Процесс распространения нейтронных волн в веществе, как и всякий волновой процесс, во многом аналогичен распространению электромагнитных, в частности, световых волн. Нейтронные волны в веществе могут испытывать дифракцию, преломление, отражение (в том числе полное внутреннее), могут поляризоваться и т. д. Эта аналогия часто приводит к тому, что и методы расчета в ряде случаев аналогичны в нейтронной и обычной оптике. Например, в п. 2 мы увидим, что условия дифракции в обоих случаях одинаковы. Длины волн холодных нейтронов ненамного превышают межатомные расстояния. Поэтому распространение волн тепловых и холодных нейтронов в веществе более похоже на прохождение жестких рентгеновских волн, чем на распространение видимого света. [c.550] Отсюда, например, следует, что при одной и той же длине волн Я.П = = 10 см энергия нейтрона равна 0,08 эВ, а энергия фотона равна 12,5 кэВ (жесткое рентгеновское излучение). Скорость такого нейтрона г 3-10 см/с, т. е. в 1 раз меньше скорости света. Как мы увидим в п. 9, эти особенности нейтронных волн делают их уникальным средством исследования ряда важнейших характеристик твердого тела. [c.550] Выясним, в каких явлениях может проявиться знак амплитуды а. При рассеянии на одиночных ядрах измеряется только абсолютная величина а. Но если длина волны нейтрона превышает расстояния между соседними атомами, то сечение рассеяния выражается уже через квадрат суммы амплитуд. Поэтому, если, например, кристалл состоит из ядер двух сортов с близкими по величине и противоположными по знаку амплитудами рассеяния, то он почти не будет рассеивать нейтроны, хотя рассеяние на ядрах каждого сорта в отдельности и не мало. Такие явления действительно наблюдались. Например, почти полностью компенсируются имеющие противоположные знаки амплитуды рассеяния нейтрона на кислороде и висмуте. Опыты по рассеянию нейтронов на двухкомпонентных кристаллах дают возможность определить знак отношения амплитуд. [c.552] Как мы увидим в п. 5, существуют методы определения не только относительного, но и абсолютного знака амплитуды. [c.552] Зависимость амплитуды рассеяния нейтрона от ориентации спина ядра и от изотопного состава приводит к тому, что кристалл отражает нейтроны в различных направлениях, а не только в тех, которые разрешены условием (10.18) Брэгга — Вульфа. Это дополнительное отражение будет уже не когерентным, а диффузным. [c.553] В интерференционных явлениях участвует только когерентная амплитуда. Некогерентная амплитуда создает диффузный фон, обычно лишь затрудняющий исследования. [c.553] Приведем вывод этой формулы. Пусть на плоскую мишень толщиной Дг Я. падает плоская нейтронная волна (рис. 10.10). После прохождения мишени нейтронная волна Ч б,удет состоять из падаюш,ей волны и рассеянной волны. [c.554] Из сравнения (10.25) с (10.27) получаем искомую формулу (10.23). [c.554] Основных методов исследования в нейтронографии два. В одном методе измеряют полное сечение упругого рассеяния как функцию энергии нейтронов. В другом — снимают нейтронограмму образца, т. е. получают угловое распределение для рассеяния пучка моно-энергетических нейтронов монокристаллами или поликристаллами. Как и в рентгенограмме, положение максимумов нейтронограммы определяется структурой кристаллической решетки (в соответствии с условием (10.18) Брэгга — Вульфа), а величина этих максимумов зависит от амплитуд рассеяния. [c.555] На диаграмме в) атомы водорода половину времени проводят в положении /, другую половину — в положении 2. [c.556] Эти отличия — В пользу нейтронографии. [c.556] В целом рентгенографические и нейтронографические методы хорошо дополняют друг друга. [c.556] В качестве примера эффективного использования нейтронографии приведем расшифровку структуры льда. Структура, образуемая кислородными атомами, была сравнительно хорошо выяснена рентгенографически. Она оказалась гексагональным вариантом тетраэдрической структуры каждый атом кислорода окружен четырьмя соседями, расположенными в вершинах тетраэдра (рис. 10.11). [c.556] Знаки + и — в кружках соответствуют противоположным направлениям магнитных моментов атомов. [c.558] Индексы Т и L соответствуют поперечному и продольному акустическим фо-нонам. Q дано в единицах 2n/d, где d — постоянная решетки. [c.559] В заключение отметим, что наряду с рассмотренными ловушками нейтронов созданы и функционируют нейтронные ловушки принципиально другого типа — нейтронные накопительные кольца. В этих кольцах нейтроны с энергией меньше 2-10 эВ удерживаются на орбите с диаметром порядка 1 м неоднородным магнитным полем. Время удержания нейтронов в таких ловушках сейчас уже превышает период их полураспада. [c.559] На рис. 10.14 приведена найденная таким способом зависимость со q) для кристалла алюминия, а на рис. 10.15 — для жидкого гелия. Отметим, что вид дисперсионной кривой на рис. 10.15 был предсказан Л. Д. Ландау в 1947 г. на основе анализа термодинамических свойств жидкого гелия. [c.560] Вернуться к основной статье