«Нейтронография»

(от Нейтрон и ...графия)

метод изучения строения молекул, кристаллов и жидкостей с помощью рассеяния нейтронов. Сведения об атомной и магнитной структуре (См. Магнитная структура) кристаллов получают из экспериментов по дифракции нейтронов (см. Дифракция частиц),о тепловых колебаниях атомов в молекулах и кристаллах — из экспериментов по рассеянию нейтронов, при котором нейтроны обмениваются энергией с изучаемым объектом (рассеяние в этом случае называется неупругим). Первые работы в области Н. принадлежат в основном Э. Ферми (1946—48); главные принципы Н. были впервые изложены в 1948 в обзоре американских учёных Э. Уоллана и К. Шалла.

Нейтронографический эксперимент осуществляется на пучках нейтронов, выпускаемых из ядерных реакторов (См. Ядерный реактор) (предполагается использование для целей Н. ускорителей электронов со специальными мишенями). На рис. 1, а приведена типичная установка для нейтронографических исследований. Нейтронографическая аппаратура (дифрактометры, нейтронные спектрометры разных типов и т.д.) размещается в непосредственной близости от реактора на пути нейтронных пучков. Плотность потока нейтронов в пучках самых мощных реакторов на несколько порядков меньше плотности потока квантов рентгеновской трубки, поэтому нейтронографическая аппаратура, нейтронографический эксперимент сложны; по этой же причине используемые в Н. образцы существенно крупнее, чем в рентгенографии. Эксперименты могут проводиться в широком интервале температур (от 1 до 1500 К и выше), давлений, магнитных полей и др.

На рис. 1, б приведена нейтронограмма поликристаллического образца BiFeO₃ (зависимость интенсивности рассеяния I нейтронов от угла рассеяния ϑ). Нейтронограмма представляет собой совокупность максимумов когерентного ядерного или магнитного рассеяния (см. ниже) на фоне диффузного рассеяния.

Успешное использование Н. обусловлено удачным сочетанием свойств нейтрона как элементарной частицы. Современные источники нейтронов — ядерные реакторы — дают тепловые нейтроны широкого диапазона энергий с максимумом в области 0,06 эв. Соответствующая этой энергии де-бройлевская длина волны нейтронов (Нейтронография 1 Å) соизмерима с величиной межатомных расстояний в молекулах и кристаллах, что делает возможным осуществление дифракции нейтронов в кристаллах; на этом основан метод структурной нейтронографии. Соизмеримость энергии тепловых нейтронов с энергией тепловых колебаний атомов и молекулярных групп в кристаллах и жидкостях обеспечивает оптимальное использование неупругого рассеяния нейтронов в нейтронной спектроскопии. Наличие у нейтрона магнитного момента, который может взаимодействовать с магнитными моментами атомов в кристаллах, позволяет осуществить магнитную дифракцию нейтронов на магнитоупорядоченных кристаллах, что является основой магнитной нейтронографии.

Структурная нейтронография — один из основных современных методов структурного анализа кристаллов (вместе с рентгеновским структурным анализом (См. Рентгеновский структурный анализ) и электронографией (См. Электронография)). Геометрическая теория дифракции всех трёх излучений — рентгеновских лучей, электронов, нейтронов — одинакова, но физическая природа взаимодействия их с веществом различна, что определяет специфику и области применения каждого из методов. Рентгеновские лучи рассеиваются электронными оболочками атомов, нейтроны (через короткодействующие ядерные силы) — атомными ядрами, электроны — электрическим потенциалом атомов. Вследствие этого структурная Н. имеет ряд особенностей. Рассеивающая способность атомов характеризуется атомной амплитудой рассеяния f. Особый характер взаимодействия нейтронов с ядрами приводит к тому, что атомная амплитуда рассеяния нейтронов f_н (обычно её обозначают буквой b) для различных элементов (в отличие от f рентгеновских лучей) несистематическим образом зависит от порядкового номера Z элемента в периодической системе. В частности, рассеивающие способности лёгких и тяжёлых элементов оказываются одного порядка. Поэтому изучение атомной структуры соединений лёгких элементов с тяжёлыми является специфической областью структурной Н. Прежде всего это относится к соединениям, содержащим легчайший элемент — водород. Рентгенографически и электронографически в некоторых благоприятных случаях удаётся определить положение атомов водорода в кристаллах его соединений с др. лёгкими атомами (с Z ≤ 30). Нейтронографически определение положения атомов водорода не сложнее, чем большинства др. элементов, причём существенная методическая выгода достигается заменой в изучаемой молекуле атомов водорода на его изотоп — дейтерий. С помощью Н. определена структура большого числа органических соединений, гидридов и кристаллогидратов, уточнена структура различных модификаций льда, водородсодержащих сегнетоэлектриков и т.д., что дало ряд новых данных для развития кристаллохимии водорода.

Др. область оптимального использования Н. — исследование соединений элементов с близкими Z (для рентгеновских лучей такие элементы практически неразличимы, так как их электронные оболочки содержат почти одинаковые числа электронов), например соединений типа шпинели MnFe₂O₄, сплавов Fe—Co—Ni и др. Предельный случай — исследование соединений разных изотопов данного элемента, которые рентгенографически абсолютно неразличимы, а для нейтронов различаются так же, как разные элементы.

В структурной Н. из эксперимента находят интенсивности максимумов когерентного рассеяния l(hkl) (где h, k, I —кристаллографические индексы Миллера), связанные со структурными амплитудами F(hkl) определёнными соотношениями (см. Рентгеновский структурный анализ). Далее с помощью рядов Фурье, коэффициенты которых являются величины F(hkl), строится функция ядерной плотности ρ(x, у, z). Суммирование рядов (как и большинство др. вычислений в структурном анализе) осуществляется на быстродействующих ЭВМ по специальным программам. Максимумы функции ρ(x, у, z)соответствуют положениям ядер атомов.

Для примера нарис. 2, а приведена проекция ядерной плотности части элементарной ячейки кобальтпроизводного витамина B₁₂; на этой проекции центральный атом ядра молекулы — атом кобальта — имеет минимальное значение b (является самым «лёгким») по сравнению с остальными атомами (азота, углерода, кислорода и даже водорода), вследствие чего оказывается возможной более точная локализация всех атомов. На рис. 2, бприведена ядерная плотность в концевой метильной группе CH₃; атомы водорода четко выявляются на рис. в виде минимумов, что связано с отрицательным значением b для протонов.

Имеются некоторые различия в природе результатов, получаемых рентгено- и нейтронографически: в первом случае экспериментально определяется положение центра тяжести электронного облака атома, во втором — центра тяжести центроида тепловых колебаний ядра. В некоторых прецизионных экспериментах это приводит к различию в межатомных расстояниях, полученных методами рентгенографии и Н. С др. стороны, такое различие может быть использовано в исследовании распределения деталей электронной плотности в молекулах и кристаллах, ответственных за ковалентную химическую связь (См. Химическая связь) (рис. 3), неподелённую пару электронов и др.

Нейтронная спектроскопия. Близкие значения энергии тепловых нейтронов и энергии тепловых колебаний атомов в кристаллах позволяют измерять последнюю в экспериментах по неупругому рассеянию нейтронов с высокой точностью. В этом случае часть энергии нейтрона при взаимодействии передаётся молекуле или кристаллу, возбуждая колебания того или иного типа; возможен и обратный процесс передачи энергии от кристалла нейтрону. Различают неупругое когерентное и некогерентное рассеяния нейтронов. Когерентное неупругое рассеяние медленных нейтронов определяется динамикой всех частиц кристалла и может рассматриваться как столкновение нейтрона с коллективными тепловыми колебаниями решётки — Фононами, при котором энергия и импульс (точнее, квазиимпульс) сталкивающихся частиц сохраняются. Эксперименты по неупругому когерентному рассеянию нейтронов на монокристаллах исследуемого соединения дают поэтому полную информацию о фононах в кристалле — фононные дисперсионные кривые, что недоступно др. методам исследований. На рис. 4 приведены дисперсионные кривые фононов (акустические и оптические ветви; см. Колебания кристаллической решётки) в кристалле германия для двух кристаллографических направлений. Совпадение экспериментальных результатов с расчётами, сделанными на основе определённой теоретической модели, говорит о справедливости модели, а также позволяет вычислить ряд параметров силового межатомного взаимодействия.

При некогерентном неупругом рассеянии нейтроны рассеиваются отдельными ядрами кристалла, однако, вследствие сильной связи ядер в решётке остальные ядра оказывают влияние на рассеяние медленных нейтронов, так что и в этом случае в рассеянии принимает участие весь коллектив частиц. Поэтому такое рассеяние можно также рассматривать как нейтрон-фононное столкновение, при котором, однако, сохраняется лишь энергия сталкивающихся частиц, а их импульс не сохраняется. Эксперименты по неупругому некогерентному рассеянию медленных нейтронов на моно- и поликристаллических образцах позволяют получить фононный спектр кристалла. По сравнению с др. методами (в первую очередь оптическими) нейтронная спектроскопия даёт возможность проводить исследования в широком диапазоне волновых векторов и спуститься до очень малых частот (Нейтронография20 см^-1); кроме того, рассеяние не ограничено в этом случае правилами отбора -— в нейтронном эксперименте все колебания активны. Большое сечение некогерентного рассеяния нейтронов протонами делает и в этом случае водородсодержащие соединения хорошим объектом таких исследований. Некоторые сведения могут быть получены и о динамике жидкостей и аморфных тел (времена релаксации, подвижность и др.).

Магнитная нейтронография. Атомы некоторых элементов (переходных металлов, редкоземельных элементов и актинидов) обладают ненулевым спиновым и (или) орбитальным магнитным моментом. Ниже определённой критической температуры магнитные моменты этих атомов в чистых металлах или в соединениях устанавливаются упорядоченно — возникает упорядоченная атомная магнитная структура (рис. 5). Это существенным образом влияет на свойства магнетика. Магнитная Н. — практически единственный метод обнаружения и исследования магнитной структуры металлов. Наличие магнитного упорядочения обнаруживается обычно по появлению на нейтронограммах на фоне ядерного рассеяния дополнительных максимумов когерентного магнитного рассеяния, интенсивность которых зависит от температуры. По положению этих максимумов и их интенсивности можно определить тип магнитной структуры кристалла и величину магнитного момента атомов. В экспериментах с монокристаллами можно, кроме того, установить абсолютное направление магнитных моментов в кристалле и построить распределение спиновой плотности (т. е. плотности той части электронов, спин которых не скомпенсирован в пределах одного атома) в элементарной ячейке кристалла. На рис. 6, а представлена спиновая плотность 3d-электронов в элементарной ячейке железа. Небольшая асферичность в распределении спиновой плотности становится ярко выраженной, если из общей картины вычесть сферически-симметричную часть (рис. 6, б). Форма максимумов спиновой плотности позволяет сделать определённые выводы о строении электронной оболочки атома железа в кристалле. В частности, вытянутость максимумов вдоль осей куба показывает, что из двух возможных d-подуровней атома железа e_gи t_2g (возникающих в результате снятия вырождения в поле кристалла) в данном случае преимущественно заполнен e_g-подуровень. На рис. 6, в дано полученное в специальных нейтронных измерениях распределение намагниченности в элементарной ячейке железа, вызванной частичной поляризацией 4s-электронов (как показали нейтронографические измерения, 4s-электроны дают некоторый вклад в магнитные свойства железа наряду с 3d-электронами). Неупругое когерентное магнитное рассеяние нейтронов даёт возможность исследовать динамическое состояние магнитоупорядоченных кристаллов, т. е. элементарные возбуждения в таких кристаллах (Спиновые волны, или магноны).

Метод Н. позволяет решать широкий круг вопросов, относящихся к различным проблемам структуры вещества, например, проводить исследование строения биополимеров, аморфных тел, микроструктуры специальных сплавов, изучать фазовые переходы и др.

Лит.: Бэкон Дж., Диффракция нейтронов, пер. с англ., М., 1957; Изюмов Ю. А., Озеров Р. П., Магнитная нейтронография, М., 1966; Гуревич И. И., Гарасов Л. В., Физика нейтронов низких энергии, М., 1965; Рассеяние тепловых нейтронов, под ред. П. Игельстаффа, пер. с англ., М., 1970; Marshall W., Lovesey S., The theory of thermal neutron scattering. The use of neutrons for the investigation of condensed matter, Oxf., 1971.

Р. П. Озеров.

Рис. 1а — схема нейтронографической установки для исследования поликристаллических образцов: 1 — система коллимации, формирующая нейтронный пучок; 2 — блок монохроматизации для выделения нейтронов с определённой фиксированной энергией (длиной волны) из сплошного спектра нейтронов ядерного реактора; 3 — нейтронный спектрометр с детектором нейтронов 4 для измерения интенсивности нейтронного излучения под различными углами рассеяния ϑ. Исследуемый образец помещается в центре спектрометра.

Рис. 1б — нейтронограмма поликристаллического образца BiFeO3.

Рис. 2. а — ядерная плотность в элементарной ячейке кобальтпроизводного витамина B₁₂ (полученная по методу синтеза Фурье). Центральный максимум, соответствующий атому Со, в связи с его малой атомной амплитудой рассеяния выражен слабо. Это позволяет более точно определять положение в ячейке лёгких атомов — азота, кислорода и водорода; б — ядерная плотность в периферийной группе CH₃. Ядерная плотность для атомов водорода приведена пунктиром в соответствии с отрицательной атомной амплитудой водорода.

Рис. 3. Распределение части электронной плотности в молекуле циануровой кислоты, построенное разностным методом по данным совместного рентгено- и нейтроноструктурного анализов (разностный Фурье-синтез). Максимумы, находящиеся в центре связей С — О, С — N и N — H, соответствуют электронной плотности, ответственной за ковалентную связь. (Приведена половина симметричной картины.)

Рис. 4. Зависимость частоты ν = ω /2π фононных колебаний от волнового числа q (фононные дисперсионные кривые) для двух направлений — [111] (слева) и [100] (справа) — в кристалле германия. Приведены ветви продольных (L) и поперечных (Т) оптических (О) и акустических (А) колебаний.

Рис. 5. Магнитная структура антиферромагнетика MnO. Заштрихованные кружки — ионы марганца, чёрные — ионы кислорода; стрелки указывают направления магнитных моментов.

Рис. 6. Распределение спиновой плотности в элементарной ячейке железа: а — спиновая плотность 3d-электронов (полученная синтезом Фурье); атом железа находится в левом верхнем углу; цифры на кривых обозначают плотность магнитного момента в магнетонах Бора на ų (а — период элементарной ячейки железа); б — то же, что на а, за вычетом сферически-симметричной части спиновой плотности; в — распределение намагниченности (в кгс) в объёме элементарной ячейки железа, возникающей в результате поляризации 4s-электронов.

1. нейтроногра́фия;
2. нейтроногра́фии;
3. нейтроногра́фии;
4. нейтроногра́фий;
5. нейтроногра́фии;
6. нейтроногра́фиям;
7. нейтроногра́фию;
8. нейтроногра́фии;
9. нейтроногра́фией;
10. нейтроногра́фиею;
11. нейтроногра́фиями;
12. нейтроногра́фии;
13. нейтроногра́фиях.

НЕЙТРОНОГРАФИЯ - совокупность методов исследования вещества с помощью рассеяния нейтронов низких энергий (e " 1 эВ). Нейтронография позволяет изучать взаимное расположение частиц в конденсированных средах (структурная нейтронография), а вследствие наличия у нейтрона магнитного момента - магнитную структуру вещества (магнитная нейтронография). Нейтронографию применяют в физике жидкостей и твердых тел, биологических макромолекул.

neutron diffraction analysis, neutron diffraction investigation, neutronography

neutron diffraction analysis, neutron diffraction investigation, neutronography

НЕЙТРОНОГРАФИЯ

совокупность методов изучения строения в-ва в конденсиров. состоянии методом рассеяния нейтронов низких энергий (?<1 эВ). Яд. реакторы явл. источником тепловых нейтронов, энергетич. спектр к-рых имеет максимум в области 0,06 эВ. Соответствующая этой энергии длина волны де Бройля l=1? соизмерима с межатомными расстояниями в конденсиров. средах. Это делает возможным исследование взаимного расположения атомов в в-ве с помощью дифракции нейтронов (см. ДИФРАКЦИЯ МИКРОЧАСТИЦ). Соизмеримость энергии тепловых нейтронов с энергией тепловых колебаний атомов позволяет изучать динамич. св-ва в-ва (см. ) (см. Колебания кристаллической решётки). Наличие у нейтрона магн. момента, к-рый может взаимодействовать с магн. моментами атомов, позволяет исследовать величину, расположение и взаимную ориентацию магн. моментов атомов. Н. применяется для исследования структурных, динамич. и магн. свойств практически всех известных форм конденсиров. сред от простых кристаллов и жидкостей до биол. макромолекул (см. БИОЛОГИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ). Н. позволяет изучать микроструктуру сплавов, фазовые переходы и др. Рассеяние нейтронов в-вом принято классифицировать по след. признакам:

а) по изменению энергии нейтрона при рассеянии (у п р у г о е, н е у п р у г о е рассеяния);

б) по характеру вз-ствия нейтрона с рассеивающим центром (я д е р н о е, м а г н и т н о е рассеяния);

в) по степени когерентности волн де Бройля, рассеянных от множества центров, образующих изучаемое в-во. В общем случае интенсивность суммарной рассеянной волны (достаточно малым объёмом в-ва) можно представить в виде двух слагаемых, первое из к-рых пропорц. числу рассеивающих центров N (некогерентная составляющая), второе — N2 (когерентная составляющая). Когерентная составляющая рассеяния явл. структурно-чувствительной, некогерентная составляющая отражает вз-ствие нейтрона с отд. рассеивающими центрами и поэтому даёт информацию только о динамических свойствах отдельных атомов или молекул.

Рис. 1. Нейтронограмма антиферромагн. порошка МоТе2 при 4,2 К с ядерными и магн. дифракц. максимумами (в скобках индексы кристаллографич. атомных плоскостей).

Структурная нейтронография. В кристаллах упругое когерентное рассеяние нейтронов на ядрах наблюдается в виде узких дифракц. максимумов интенсивности (рефлексов, рис. 1), появляющихся для тех направлений, для к-рых выполнено Брэгга — Вульфа условие. Структурная Н. во многом похожа на рентгеновский структурный анализ. Отличия связаны с тем, что нейтроны рассеиваются ядрами, а рентгеновские лучи — атомными электронами. Н. применяется для решения задач, малодоступных для рентгеновского структурного анализа, в частности для определения координат атомов водорода, анализа соединений атомов с близкими ат. номерами Z и соединений лёгких атомов с тяжёлыми, исследования распределения изотопов. Совместное использование рентгеновского и нейтронного дифракц. методов позволяет исследовать пространств. распределение эл-нов, участвующих в образовании хим. связи. Особенности структурной Н.— изотропия яд. формфакторов, большая проникающая способность нейтронов, широкий диапазон длин волн, аномальная дисперсия для ряда элементов и др.

Наиболее сложные соединения, структура к-рых исследовалась нейтронографически,— витамин В12 и белок миоглобин.

Магнитное когерентное рассеяние нейтронов. Наличие магн. упорядочения обычно обнаруживается по появлению на нейтронограммах на фоне яд. рассеяния дополнит. максимумов когерентного магн. рассеяния, интенсивность к-рого зависит от темп-ры. По положению этих максимумов и их величине (рис. 1) можно определить тип магн. структуры кристалла и величины магн. моментов атомов. В случае монокристаллов можно определить также направление магн. Моментов относительно кристаллографических осей и построить распределение в элементарной ячейке спиновой плотности — плотности магнитно-активных эл-нов, спин к-рых не скомпенсирован в пределах атома (см. ПАРАМАГНЕТИЗМ).

Магн. рассеяние нейтронов обычно сопровождается ядерным и требуются спец. меры для их разделения. Наиболее эффективно это достигается применением пучков поляризованных нейтронов. Если магн. структура не совпадает с атомной (антиферромагнетики и магнетики с геликоидальной структурой), то возникают чисто магн. рефлексы.

Движение атомов и молекул в конденсиров. средах описывается с помощью квазичастиц, в частности фононов. Неупругое когерентное рассеяние нейтронов на ядрах, сопровождающееся рождением или уничтожением одного фонона, позволяет изучать его св-ва — дисперсии закон?(р) (? — энергия квазичастицы, р — её квазиимпульс), время жизни и характер вз-ствия с др. квазичастицами. Магноны исследуются с помощью неупругого когерентного магн. рассеяния.

Некогерентное рассеяние нейтронов. Упругое некогерентное ядерное рассеяние даёт информацию только о вероятности процесса рассеяния без передачи энергии. Квазиупругое рассеяние (с очень малыми передаваемыми энергиями =10-3—10-7 эВ) даёт сведения о самодиффузии атомов и молекул в жидкостях, диффузии протонов в металлах, колебаниях макромолекул в растворах и др. Упругое некогерентное магн. рассеяние позволяет исследовать пространств. распределение магнитно-активных эл-нов в отд. парамагн. атомах.

Неупругое некогерентное яд. рассеяние в моно- и поликристаллах позволяет исследовать фононный спектр и динамику отд. некогерентно рассеивающих центров, напр. протонов в металлах, небольших молекул и мол. групп (NH3CH3 и др.) в сложных водородсодержащих кристаллах и т. п. Неупругое некогерентное магн. рассеяние применяется при исследовании структуры электронных уровней осн. мультиплетов парамагн. ионов в металлах и металлидах. Некогерентный неупругий процесс даёт информацию сразу о всех возможных возбуждениях, т. е. о плотности состояний квазичастиц.

Экспериментальные методы. Источником нейтронов в Н. обычно явл. ядерный реактор. Измерение энергии нейтрона производят:

а) с помощью нейтронных дифракц. монохроматоров М (монокристаллы Cu, Zn и др., рис. 2, а, в) или многослойных отражающих зеркал;

б) с помощью фильтров А (рис. 2, г) из в-в, обладающих «окном» прозрачности для нейтронов в определённой области энергий (напр., Be прозрачен для энергий 5
• 10-3 эВ);

в) по времени пролёта (рис. 2, б);

г) методами монохроматизации поляризов. нейтронов (резонансный метод и метод спинового эха). Резонансный метод основан на явлении резонансного переворачивания спина нейтрона в стационарном магн. поле с пространств. периодичностью вдоль нейтронного пучка. При нек-ром выборе периода и величины магн. поля нейтроны определённой энергии испытывают переворачивание спина и могут быть отделены от нейтронов др. энергий. Метод нейтронного спинового эха основан на ларморовской прецессии спина нейтрона во внеш. магн. поле.

Рис. 2. Схемы нейтронографич. экспериментов: И — источник нейтронов, ИИ — импульсный источник, M — кристалл — монохроматор, О — исследуемый образец, Д — детектор, А — фильтр—анализатор; а и 6 — изучение упругого, в и г — неупругого рассеяний нейтронов.

Этот способ позволяет обнаружить изменение энергии нейтрона порядка 10-7—10-10 эВ. Для анализа неупругого рассеяния нейтронов используется метод времени пролёта с фильтром перед детектором (рис. 2, г).

(от нейтрон и греч. graphd-пишу, описываю), совокупность методов исследования строения в-ва, основанных на изучении рассеяния в-вом в конденсир. состоянии тепловых нейтронов (энергия <0,5 эВ). Сведения об атомной и магн. структуре кристаллов получают из экспериментов по упругому рассеянию (дифракции) нейтронов (структурная и магнитная Н.); о коллективных тепловых колебаниях атомов (динамике решетки)-по неупругому рассеянию, когда нейтроны обмениваются энергией с изучаемым объектом (нейтронная спектроскопия; этот метод не всегда относят к Н.).

Источником нейтронов служат гл. обр. ядерные реакторы. Полихроматич. пучки нейтронов подвергают монохрома-тизации с помощью кристалла-монохроматора. Нейтроно-графич. аппаратура размещается в непосредств. близости от реактора. Плотность монохроматич. потока нейтронов относительно невысока (по сравнению с потоком квантов из рентгеновской трубки), поэтому нейтронографич. приборы громоздки, а используемые образцы относительно большого размера (монокристаллы объемом > 1 мм ³, поликристаллы > 1 см ³). Интенсивность максимумов дифракц. картины измеряют с помощью дифрактометров, управляемых ЭВМ. Все шире в Н. используют импульсные источники нейтронов. В этом случае интенсивности дифракц. максимумов устанавливают по времени пролета нейтронами определенного расстояния (от источника до детектора). Нейтронографич. исследования можно проводить при разл. т-рах (от 1 до > 1500 К) и давлениях, а также в магн. поле.

С т р у к т у р н а я Н. основана на дифракции нейтронов при их рассеянии атомными ядрами. Амплитуда рассеяния нейтронов (в отличие от рентгеновских лучей) не зависит систематически от атомного номера элемента. Поэтому по сравнению с рентгеновским структурным анализом структурная Н. дает возможность надежнее и точнее определить координаты атомов Н. и др. легких элементов в присут. тяжелых и различать атомы с близкими атомными номерами (напр., Fe, Co и Мn в сплавах и хим. соед.) или даже изотопы одного элемента (чаще всего Н и D).

В м а г н и т н о й Н. используют взаимод. магн. моментов нейтрона и атома. Это позволяет установить наличие и тип магн. структуры (т. е. упорядоченную ориентацию магн. моментов атомов относительно друг друга и кристаллогра-фич. осей), величину магн. момента атома, т-ру и характер магн. переходов, распределение спиновой электронной плотности в кристалле и т. д.

Методами н е й т р о н н о й с п е к т р о с к о п и и измеряют на поликристаллич. образцах спектр тепловых колебаний атомов (фононный спектр), а на монокристаллах с линейными размерами ок. 1см-т. наз. дисперсионные кривые, определяющие мн. физ. св-ва кристаллов. Нек-рые сведения можно получить также о диффузии атомов, об их подвижности и временах релаксации, влиянии примесей на матрицу и т. д., причем исследуют не только кристаллы, но и твердые аморфные в-ва и жидкости. Нейтронная спектроскопия, в отличие от оптической, позволяет проводить исследования при низких частотах (до 20 см ^-1), причем в спектре проявляются все колебания (отсутствуют правила отбора).

Нейтронографич. методы все шире используют при исследовании текстуры в-ва, т. к. высокая проникающая способность нейтронов позволяет получить более полные сведения об анизотропии св-в образцов, чем рентгенография. Надмолекулярную структуру белков и полимерных материалов исследуют по малоугловому рассеянию нейтронов; при этом устанавливают момент инерции, форму и размеры частиц.

Первые работы в области Н. (1946-48) принадлежат гл. обр. Э. Ферми; осн. принципы Н. впервые изложили амер. ученые Э. Уоллан и К. Шалл в 1948.

Лит.: Нейтроны и твердое тело, т. 1-Нозик Ю.3., Озеров Р. П., Хенниг К., Структурная нейтронография, М., 1979; т. 2- Изюмов Ю. А., Найш В. Е., Озеров Р. П., Нейтронография магнетиков, М., 1981; т. 3-Изюмов Ю. А., Черноплеков Н. А., Нейтронная спектроскопия, М., 1983.

Р. П. Озеров.

нейтроногра́фия

совокупность методов исследования вещества с помощью рассеяния нейтронов низких энергий (Ξ<1 эВ). Нейтронография позволяет изучать взаимное расположение частиц в конденсирующих средах (структурная нейтронография), а вследствие наличия у нейтрона магнитного момента — магнитную структуру вещества (магнитная нейтронография). Нейтронографию применяют в физике жидкостей и твёрдых тел, биологических макромолекул.

* * *

НЕЙТРОНОГРА́ФИЯ, совокупность методов исследования вещества с помощью рассеяния нейтронов низких энергий (e < 1 эВ). Нейтронография позволяет изучать взаимное расположение частиц в конденсированных средах (структурная нейтронография), а вследствие наличия у нейтрона магнитного момента — магнитную структуру вещества (магнитная нейтронография). Нейтронографию применяют в физике жидкостей и твердых тел, биологических макромолекул.

(от нейтрон и ...графия) - метод изучения структуры в-ва в конденсиров. состоянии, осн. на явлении дифракции нейтронов. Дополняет метод рентгеноструктурного анализа, в век-рых случаях более эффективен. Н. применяют для исследования структур водородсодержащих (в частности, органич.) соединений, соединений из элементов с близкими или дальними атомными номерами, соединений из определ. изотопов одного и того же элемента. Метод исследования магнитной структуры магнитно-упорядоченных в-в на основе дифракции нейтронов наз. магнитной Н.

neutron diffraction analysis, neutron diffraction investigation, neutronography

* * *

neutron diffraction analysis, neutron-diffractometry

ж.

neutronografia f, neutronigrafia f

техн., физ.

нейтроногра́фія

техн., физ.

нейтроногра́фія

совокупность методов исследования в-ва с помощью рассеяния нейтронов низких энергий (E<1 эВ). Н. позволяет изучать взаимное расположение частиц в конденсир. средах (структурная Н.), а вследствие наличия у нейтрона магм, момента -магн. структуру в-ва (магн. Н.). Н. применяют в физике жидкостей и тв. тел, биол. макромолекул.

метод изучения структуры вещества, основанный на дифракции нейтронов с энергией меньше 1 эВ; применяется для исследования структур водородсодержащих соединений, соединений с близкими или дальними атомными номерами, соединений из определённых изотопов одного и того же элемента, магнитоупорядоченных веществ.