Нейтрон длина волны

Связь структурного фактора с электронными свойствами металлов. Одним из физических свойств металлов, непосредственно связанных с ближним порядком и энергией взаимодействия частиц, является электропроводность. Развитие квантовой теории твердого тела привело к выводу, что электропроводность жидких металлов можно вычислить теоретически по экспериментальным данным для структурного фактора а(5), задавая Фурье-образ потенциальной энергии взаимодействия электронов с атомами расплава. Основная идея, на которой базируются расчеты электропроводности, состоит в том, что рассеяние электронов проводимости жидкого металла описывается структурным фактором, аналогичным для рентгеновского излучения или нейтронов. Заметим, что структурный фактор рассеяния электронов проводимости ограничен значениями 5, которые для одновалентных металлов находятся слева от первого максимума а 8), а для двух (и более) валентных металлов —справа от него. В то же время, по данным рассеяния медленных нейтронов и рентгеновских лучей длиной волны X = 0,5—0,7 А, структурный фактор определяется до 5 = 15—20 А"1. Выясним, чем же обусловлено такое различие а(5). По современным представлениям, электроны проводимости металла нельзя рассматривать как свободные. Их движение в кристалле модулировано периодическим силовым полем решетки. Непрерывный энергетический спектр свободных электронов в -пространстве распадается на зоны разрешенных энергий — зоны Бриллюэна, разделенные интервалами энергий, запрещенными для электронов. На шкале энергий Е к) зоны Бриллюэна изображают графически в виде полос разрешенных значений энергии и разрывов между ними (рис. 2,13). В трехмерном/г-пространстве они имеют вид многогранников, форма которых определяется симметрией кристаллических решеток, а размеры — параметрами решетки. Для гранецентрированной кубической решетки первая зона Бриллюэна представляет собой октаэдр, а для объемно-центрированной решетки — кубический додекаэдр. [c.52]

В дифракционных методах исследования структуры используются рентгеновские лучи, поток электронов или нейтронов с длиной волны того же порядка, что и расстояния между атомами в молекулах или между атомами, ионами и молекулами в кристаллах. Поэтому, проходя через вещество, эти лучи дифрагируют. Возникающая при этом дифракционная картина строго соответствует структуре исследуемого вещества. Рентгеновские лучи (рентгенография) чаще всего применяют для исследования структуры кристаллов, электроны (электронография) — для исследования газов и кристаллов нейтроны (нейтронография) — для исследования жидкостей и твердых гел. [c.150]

Рассчитайте, с какой скоростью должны двигаться электрон, нейтрон и частица массой 1 г, чтобы соответствующая длина волны де Бройля составляла 0,1 нм. [c.5]

В дифракционных методах исследования структуры используются рентгеновские лучи, поток электронов или нейтронов с длиной волны того же порядка, что и расстояния между атомами в молекулах или между частицами (ионами, атомами или молекулами) в кристаллах. Поэтому, проходя через вещество, лучи рассеиваются (дифрагируют). Возникающая дифракционная картина строго соответствует структуре исследуемого вещества. Среди дифракционных методов различают рентгенографию, электронографию и нейтронографию. [c.182]

Для медленных нейтронов длина волны нейтрона X много больше радиуса ядра а, и преобладает рассеяние нейтронов с орбитальным квантовым числом I = О (S-рассеяние), сферически-симметричное в системе центра масс. Для более высоких энергий нейтронов становится возможным рассеяние с i = 1 (Р-рассеяние). [c.904]

Когда два ядра Н и два нейтрона соединяются с образованием Не, масса полученного ядра гелия не совпадает с суммой масс реагирующих частиц. Вычислите энергию (в джоулях на моль атомов гелия), эквивалентную изменению массы в процессе реакции. Если бы соответ- ствующая образованию одного атома гелия энергия высвобождалась в виде одного фотона, какую длину волны он должен был бы иметь Как эта длина волны соотносится с радиусом ядра гелия [c.438]

Длина волны де Бройля нейтрона близка по порядку величины размерам молекул, поэтому нейтроны тормозятся веществом (например, тяжелой водой ВаО). Измерение дифракции потока нейтронов (обычно для твердых препаратов) проводится, как правило, с помощью борфторидных счетчиков (в результате ядерной реакции °бВ + оП—>- зЬ1 + 2Не образуются а-частицы, которые можно обнаружить обычными методами). [c.75]

Приведем некоторые значения длин волн, характерные для быстрых и медленных тепловых нейтронов. Быстрые нейтроны получаются в реакторах с энергией / 10 МэБ и им соответствуют длины волн к Ю А, сравнимые с размерами атомных ядер. Медленные тепловые нейтроны, находящиеся в тепловом равновесии с замедлителем при температурах от О до 100° С, имеют длины волн соответственно от 1,55 до 1,33 А ). Это обстоятельство , позволяет использовать медленные нейтроны в структурной нейтронографии. [c.73]

В отличие от рентгеновской и электронографической аппаратуры аппаратура для нейтронографических структурных исследований изготовляется по индивидуальным проектам, так как число лабораторий, имеющих источники нейтронов, все еще невелико. Нейтронный источник представляет собой пучок нейтронов высокой энергии (1—2 МэВ), образующихся в результате ядерных реакций. Эти нейтроны проходят через специальное устройство, называемое замедлителем, и испытывают большое количество столкновений с материалом замедлителя, в процессе которых теряют часть своей энергии. В результате этих столкновений энергия нейтронов, вылетающих из замедлителя, обычно составляет 10—20 кэВ, что соответствует длинам волн i 1 — 2 A. После [c.144]

Длина волны нейтрона. Дифракция нейтронов [c.72]

Длину волны такой частицы часто называют длиной волны де Бройля. Для любой частицы с массой т и известной скоростью длину волны де Бройля можно рассчитать. Например, для электрона с энергией около 1,6- 10" эрг, а это довольно низкая энергия, длина волны де Бройля будет порядка 1,2 А. Эта величина примерно соответствует параметрам кристаллических решеток. Используя близость значений кристаллических параметров и длины волны де Бройля для электрона с энергией около 1,6-10 эрг, Дэвиссон и Джермер показали, что электрон и в действительности имеет волновой характер. Применяя кристалл никеля как дифракционную решетку, они получили дифракционную картину, которую можно было легко объяснить с помощью волнового движения электрона. Если об истинности корпускулярного характера электрона может возникнуть вопрос, то волновые свойства были обнаружены для таких бесспорно материальных частиц, как нейтрон и атом гелия. [c.41]

Действие кристаллических фильтров, используемых для монохроматизации нейтронов, основано на том, что нейтроны с длиной волны Я, <с [c.94]

Суть идеи де Бройля заключалась в распространении уравнений, справедливых для фотона, на все частицы атомного мира. Импульс фотона p = m -=h l или p = hlK, где Я — длина волны. В 1922 г. Комптон показал на опытах, что рентгеновские лучи и электроны взаимодействуют так, что это соотношение выполняется, и таким образом истинная природа фотона уже не могла вызвать сомнения. Предположим, что уравнение (2.27) относится к любой частице — электрону, протону, нейтрону и т. п., тогда импульс р==ти можно определить, измерив массу т и скорость v частицы, а длину волны найти расчетным путем. Спрашивается, длину какой волны мы при этом находим На этот вопрос де Бройль не мог ответить. Однако если скорость v измерена, то значение X можно вычислить по уравнению [c.28]

Как уже отмечалось, основной метод изучения структуры кристаллов —рентгенография, дополняемая нейтронографией. Длина волны рентгеновского излучения меньше межатомных расстояний в кристалле ( 10 см), так что кристалл служит для рентгеновских лучей дифракционной решеткой. Близкое значение имеет и средняя длина волны де Бройля для тепловых нейтронов при средних температурах (заметим, что рентгеновские лучи рассеиваются электронными оболочками атомов, нейтроны ядрами). [c.175]

Различие во взаимодействии рентгеновского излучения электронов и нейтронов с веществом учитывается при расчете атомных амплитуд рассеяния, являющихся основными характеристиками рассеивающей способности вещества. При рассмотрении же рассеяния совокупностью связанных атомов, ионов или молекул вещества механизм рассеяния не затрагивается. Принимают во внимание лишь длину волны используемого излучения, пространственную конфигурацию частиц и расстояние между ними. [c.26]

Рис. 2.1,9. Общий вид зависимости числа рассеянных нейтронов от их длины волны. Пунктиром показан вид спектральной линии первичных нейтронов

Из этой формулы следует, что длины волн, соответствующие скоростям нейтронов, находящихся в тепловом равновесии с атомами замедлителя при температурах О и 100°С, равны соответственно 1,55 и 1,33 A. Это обстоятельство весьма важно, поскольку нейтроны длиной волны такого порядка наиболее удобны для изучения структуры и атомной динамики твердых тел и жидкостей. Метод монохроматизации медленных нейтронов основывается как на волновых, так и на корпускулярных свойствах этих частиц. В первом случае монохроматизация нейтронов производится при отражении от монокристалла или поликрис-таллических фильтров, во втором — с помощью механических прерывателей. [c.94]

Оценим порядок длин волн электронов и нейтронов, применяемых в структурном анализе. [c.93]

Спектр нейтронов, возникающих в реакторе в результате деления ядер урана или плутония, является сплошным. Это объясняется тем, что перед выходом из реактора нейтроны испытывают многочисленные соударения с ядрами атомов замедлителя, распределение скоростей которых подчиняется закону Максвелла. Соответственно и характер распределений нейтронов по длинам напоминает максвелловскую кривую с максимумом при некоторой длине волны Я, определяемой из условия [c.93]

Для получения пучка монохроматических нейтронов на их пути при выходе из реактора ставят достаточно большой кристалл, перекрывающий весь пучок. Так как спектр нейтронов сплошной, то любому положению кристалла-монохроматора соответствует некоторый интервал длин волн, для которых угол скольжения удовлетворяет условию селективного отражения [c.94]

Рентгеновское и нейтронное рассеяние. Методы рентгепострук-турного и нейтроноструктурного анализа представляют собой дифракционные методы. Рентгеновские лучи — это электромагнитные волны большой энергии. Длины волн пх лежат в интервале от 0,05 до 0,20 нм. Нейтроны — незаряженные микрочастицы, обладаюплие массой покоя. Для пучков нейтронов соответствующие им длины волн лежат в пределах 0,1 —1,0 нм. Рентгеновское излучение рассеивается электронами атомов и молекул. Интенсивность рассеянного излучения фиксируется каким-либо способом и характеризует электронную плотность. Рассеяние рентгеновских лучей на ядрах оказывается пренебрежимо малым. В свою очередь, нейтроны рассеиваются ядрами атомов. При этом упругое рассеяние медленных нейтронов позволяет изучать атомную структуру вещества, а неупругое используется для изучения динамики частиц. Механизмы рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов похожи. [c.101]

Отсюда видно, что в данном направлении отражаются нейтроны с дискретным значением их энергии. На практике используют отражения первого порядка. Интенсивность отражения п-го порядка в раз слабее интенсивности отражения первого порядка. Кроме того, если в отражении участвуют нейтроны с энергией вблизи максимума спектра, то нейтроны с энергией, отвечающей более высоким порядкам отражения, будут попадать в интервал спада кривой максвелловского распределения, что также обусловливается уменьшением относительной интенсивности отражений высших порядков. В качестве монохроматоров используются монокристаллы свинца, меди, цинка, бериллия, германия, характерными свойствами которых является большое значение амплитуды когерентного рассеяния при малом поглощении. Поворачивая кристалл-монохроматор на определенный угол, можно выделить из сплошного спектра нейтронов узкую полоску длин волн шириной порядка 0,05 А. [c.94]

Дифракция характерна для очень медленных, тепловых нейтронов, поскольку длина волны их имеет порядок межатомных рассто яний в веществе. Для наблюдения дифракционной картины требуются нейтронные пучки большой интенсивности. Такие пучки нейтронов высокой интенсивности получаются в ядерных реакторах. Поэтому прогресс в реакторостроении в настоящее время опре- [c.197]

В радиационной химии изучаются реакции, протекающие под действием излучений большой энергии. Под излучением здесь понимаются либо потоки элементарных частиц большой энергии нейтронов, электронов, протонов или ионов, либо электромагнитное излучение с короткой длиной волны — рентгеновские лучи, у — излучение. Подобные излучения получаются в настоящее время как результат распада радиоактивных элементов, либо непосредственно в атомном котле (если элементы короткоживущие), либо вне его (если период полураспада радиоактивного элемента достаточно велик). Рентгеновское излучение получают, как обычно, с помощью рентгеновских трубок. [c.308]

Масса нейтрона равна 1,67-10" г, а скорость его движения 2200 м/с. Определите соответствующую длину волны де Бройля. Чему равна длина волны нейтрона с кинетической энергией 10" эВ Ответ 0,18 2,864-10 нм. [c.82]

В первую группу включена дифракция рентгеновых лучей, электронов и нейтронов. Наиболее прямым методом определения межъядерных расстояний в индивидуальных молекулах является метод, который использует дифракцию излучения, имеющего длину волны, сравнимую с размерами молекул. Например, длина волны рентгеновых лучей и нейтронов находится в области от 0,7 до 2,5 А, область длин волн электронов — от 0,05 до 0,07 А. Дифракция рентгеновых лучей использовалась для определения [c.193]

Жидкий неон исследовал нейтронографически Д. Хеишоу при температуре 26 К и давлении 1,7-10 Па. Использовались монохроматические нейтроны длиной волны К = 1,06 А. Угловое распределение интенсивности рассеянных нейтронов регистрировалось счетчиком ВРз. Кривая интенсивности имеет три четких максимума при 5, равных 2,35 4,40 и 6,5 А , что указывает на наличие корреляции в расположении атомов. Среднее межатомное расстояние найдено равным [c.156]

Длина рассеяния нейтронов покоящимся ядром не зависит от угла рассеяния (рис. III.4), кривая а). Тепловые колебания атомов в твердых телах и в молекулах, амплитуды которых достигают 10% межатомных расстояний, размазывают плотность точечного ядра по объему, поперечником которого нельзя пренебречь по сравнению с длиной волны излучения. Появляется амплитудный температурный форм-фактор, определяемый множителем Дебая — Валлера е , который учитывает влияние тепловых колебаний частиц кристалла на их рассеяние (см. гл. V). Длина рассеяния Рис. III.4. Длина рассея-частицы (ядра или атома в целом) при ния нейтронов а) нокоя- [c.81]

Интересно отметить, что каждый лапласиан вычисляется из уравнения, которое содержит только константы, относяш иеся к г-й группе нейтронов. Более того, величины фо (г), используемые для описания пространственного распределения нейтронов в каждой группе, хотя и одинаковы по форме для всех групп, но обраш аются в нуль в разных точках, или, иначе говоря, имеют различную длину волны ( wavelength ), так как в общем случае jB . Связь же между обеими группами выражается условием критичности (8.213). [c.351]

Плоские графитовые монохроматоры применяются для исследований дифракционного и неупругого рассеяний нейтронов. При этом обеспечивается дифрация нейтронов в диапазоне длин волн 0,2-0,5 нм [7-6], что позволяет исследовать магнитные структуры, фононы в твердых телах, фазовые переходы и биологические системы. [c.458]

Дифракционные методы основаны на применении рентгеновских лучей, быстрых электронов и нейтронов с массой т скоростью V, т. е. частиц, соответствующих длине волны 1 = к1ти, [c.73]

Теперь дифракция электронов широко используется для изучения структуры вещества (см. стр. 123—129) установка, в которой наблюдается это явление, — электронограф — стала обычным прибо ром в физико-химических лабораториях. Для структурных исследова ний применяется также дифракция нейтронов. Была г зучена дифрак ция атомов гелия, молекул водорода и других частиц. Таким образом двойственная корпускулярно-волновая природа материальных час тиц является надежно установленным экспериментальным фактом Если бы мы с помощью (1.40) вычислили значения К для различных объ ектов, то обнаружили бы, что для макрообъектов они исчезающе малы Так,, для частицы с массой 1 г, движущейся со скоростью 1 см/с к = 6,6- 10"2 см. Это означает, что волновые свойства макрообъектов ни в чем не проявляются если длина волны значительно меньше раз меров атома (10" см), то невозможно построить дифракционную ре шетку или какое-либо другое приспособление, позволяющее обнару жить волновую природу частицы. Иное дело — микрочастицы. Так движение электрона, ускоренного потенциалом в 1 В (у=5,93х ХЮ см/с), связано с X = 1,23-10" см. [c.25]

В конденсированных системах рассюяние между сосе,аними атомами порядка 0,1 — I нм. Такого же порядка длины волн рентгеновских лучей и тепловых нейтронов, несколько меньше — длины волн, соответствующих быстрым электронам. Сопоставимость между длинами волн и межатомными расстояниями приводит к возникновению дифракционной картины при облучении химических соединений, что используется для исследования их структуры. [c.200]

В нейтронографии, использующей в качестве лучей поток нейтронов, аналогом метода энергодисперсионной дифрактометрии можно считать в р е м я п р о л е т н у ю методику регистрации дифракционного эффекта, позволяющую разделять в пучке нейтронов компоненты с разным временем прохождения от кристалла до детектора, т. е. нейтроны разной скорости, а следовательно, и с разной длиной волны X, определяемой соотношением де Бройля x = hlnw. [c.58]

Сходимость рядов Фурье. Поскольку ядра практически точечные, поток нейтронов рассеивается ядром почти одинаково интенсивно под любыми углами рассеяния. Размытость электронной плотности атомов приводит к ослаблению рассеяния с увеличением угла [что и фиксируется табличными функциями /рент (sin О/Л) ]. Еще быстрее затухают с увеличением угла О атомные амплитуды рассеяния электронов /элект (sin / .) (рис. 59, б), идним словом, чем более размыты склоны максимума рассеивающей плотности атома р(г), тем резче ослабляется рассеяние с увеличением угла рассеяния и уменьшением длины волны Х [быстрее снижается функция /(sin i>A)]. Поскольку атомные амплитуды входят в формулы структурных амплитуд как размерные коэффициенты, они определяют и относительную быстроту снижения величины F hkl) с увеличением индексов отражений. Поэтому сходимость ряда Фурье находится в обратной зависимости от остроты максимумов плотности материи она падает в ряду [c.171]

Так как скорость фотона с 10 м/с, а скорость нейтрона = —УЗкТ/т 10 м/с, то время прохождения ими расстояния порядка 10 1 м составляет 10"1 с для фотона и 10" с для нейтрона. Следовательно, энергия рентгеновских фотонов почти в 10 раз больше, чем энергия нейтронов при той же длине волны. Во столько же раз меньше продолжительность взаимодействия фотона с атомом. Поэтому для рентгеновского излучения неулругое рассеяние атомов не играет роли, для нейтронов же оно составляет значительную часть общего рассеяния, что усложняет методику дифракционного эксперимента. Вместе с тем слабое поглощение нейтронов позволяет получать дифрак-тограммы от жидких металлов, сильно поглощающих рентгеновское излучение. Применение к жидкостям электронов сопряжено с рядом трудноустранимых побочных эффектов. Электроны являются удобным средством изучения строения молекул газов, структуры кристаллических и аморфных тел. [c.41]

Дифракционные методы. В дифракционных методах исследования рентгеновское излучение, поток электронов или нейтронов взаимодействуют с атомами в молекулах, жидкостях или кристаллах. При этом исследуемое вешество играет роль дифракционной решетки. А длина волны рентгеновских квантов, электронов и нейтронов должна быть соизмерима с межатомными расстояниями в молекулах или между частицами в жидкостях и твердых телах. Сама же дифракция (закономерное чередование максимумов и минимумов) представляет собой результат интерференции волн. Она зависит от химического и кристаллохимического строения, следовательно, соответствует структуре исследуемого вещества. Поэтому есть принципиальная возможность для решения обратной задачи дифракции, т. е. установление структуры вещества по его дифракционной картине. Обратная задача дифракции для рентгеновского излучения, дифрагирующего в конденсированных средах, называется рентгеноструктурным анализом. Методы применения электронных и нейтронных пучков вместо рентгеновского излучения называются электронографией и нейтронографией соответственно. Общим для этих методов является анализ углового распределения интенсивности рассеянного рентгеновского излучения, нейтронов и электронов в результате взаимодействия с веществом. Но природа рассеяния рентгеновских квантов, нейтронов и электронов не одинакова. Рентгеновское излучение рассеивается электронами атомов, входящими в состав вещества. Нейтроны же рассеиваются атомными ядрами а электроны — электрическим полем ядер и электронных оболочек атомов. Интенсивность рассеяния электронов пропорциональна электростатическому потенциалу атомов. [c.195]

Замечательной особенностью фазового перехода второго рода в жидком Не является отсутствие изменений структуры жидкости, т. е. изменений распределения атомов гелия в пространстве. Этот факт, отмеченный в ранних рентгенографических исследованиях Кеезома и других авторов, был подтвержден нейтронографическими измерениями Д. Харста и Д. Хеншоу [61]. Они изучили рассеяние медленных нейтронов (средняя дебройлевская длина волны равна 0,104 нм) жидким Не в интервале температур от 1,65 до 5,04 К, т. е. от температур, лежащих ниже Х-точки, до температур, близких к критической точке. Как известно, при заданной температуре частицы не могут быть локализованы в области пространства, имеющей размеры порядка средней длины волны де-Бройля. Средняя дебройлевская длина определяется уравнением [c.229]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология