پراش نوترون

پراش نوترون یا پراکندگی الاستیک نوترونی، ( به انگلیسی: Neutron diffraction ) کاربرد پراکندگی نوترون در تعیین ساختار اتمی یا مغناطیسی یک ماده است. نمونه ای که مورد بررسی قرار می گیرد در پرتوی نوترون های حرارتی یا سرد قرار می گیرد تا الگوی پراش به دست آید. این الگو اطلاعاتی از ساختار ماده را به نمایش می گذارد. این تکنیک به پراش اشعه X شبیه است. اما به علت ویژگی های مختلف پراکندگی، نوترون ها و اشعه X اطلاعات مکملی را نشان می دهند: اشعه ایکس برای تجزیه و آنالیز سطحی مناسب تر است، زیرا اشعه ایکس قوی، از تابش سنکروترون برای عمق پایین یا نمونه های نازک مناسب است. اما، نوترونهایی که عمق نفوذ زیادی دارند، برای نمونه های سوا مناسب تر هستند. [ ۱]
این تکنیک به یک منبع ذخیره نوترون نیاز دارد. نوترون ها را به طور معمول در یک رآکتورهسته ای یا یک پاشش تولید می کنند. در یک راکتور تحقیقاتی، مولفه های دیگری از جمله مونوکروماتور ( تک رنگ ) کریستال و همچنین فیلترهایی برای گزینش طول موج نوترون، ضروری است. برخی از قسمت های تنظیم نیز ممکن است متحرک باشند. در یک منبع پاشش، از روش زمان پرواز برای مرتب سازی انرژی نوترونهای مورد بررسی، استفاده می شود ( نوترون هایی 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 شده است.
این روش به طور معمول با پراش پودر انجام می شود 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 می شوند. به طور معمول از بلورهایی استفاده می شود که اندازه آنها حدود یک میلیمتر مکعب ( 1mm3 ) است. [ ۲]
به طور خلاصه، عیب اصلی روش پراش نوترون، نیاز به یک رآکتور هسته ای است. برای تک بلور، این تکنیک به بلورهای نسبتاً بزرگی نیاز دارد که رشد آنها به طور معمول بسیار دشوار است. مزایای این تکنیک بسیار زیاد است: حساسیت به اتم های نوری، قابلیت تشخیص ایزوتوپ ها، عدم آسیب در اثرتابش، [ ۲] و همچنین عمق نفوذ چندین سانتی متری[ ۳]
مانند تمام ذرات کوانتوم، نوترون ها نیز می توانند پدیده های موجی را به نمایش بگذارند که معمولاً با نور یا صدا مرتبط هستند. پراش یکی از این پدیده هاست. وقتی موج ها با مانع هایی روبرو می شوند که اندازه آنها با طول موج سنجش پذیر است، پراش اتفاق می افتد. اگر طول موج یک ذره کوانتوم به اندازه کافی کوتاه باشد، اتم ها یا هسته های آنها می توانند به عنوان موانع پراش عمل کنند. وقتی پرتوی از نوترون های منشعب شده توسط یک رآکتور، کند شده و با سرعت آنها به درستی گزینش می شود، طول موج آنها در نزدیکی یک آنگستروم ( ۰٫۱ نانومتر ) قرار دارد، به عبارت دیگر یعنی جدایی معمولی بین اتم ها در یک ماده جامد. سپس می توان از چنین پرتوی برای انجام آزمایش پراش استفاده کرد. بر اساس قانون براگ که پراش اشعه X را شرح می دهد؛ با استفاده از الگوبرداری از نمونه بلوری؛ تحت تعداد محدودی از زاویه های کاملاً معین پراکنده می شود.