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The Fundamentals of Neutron Powder Diffraction(原鏈接不能用了)
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This is NIST special publication 960-2, It is their "recommended practice guide" for use of neutron powder diffraction. It is a nice concise introduction to the use of neutron diffraction. Contents are: I. INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 I.1 Structure and Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 I.2 Diffraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 I.3 The Meaning of “Structure” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 I.4 Crystals and Powders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 I.5 Scattering, Diffraction and Absorption . . . . . . . . . . . . . . . .2 II. METHODS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 II.1 Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 II.2 Basic Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 II.3 Instrumentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 II.4 The BT1 Spectrometer at the NIST Research Reactor . . .8 II.5 Scattering of Neutrons and X-rays . . . . . . . . . . . . . . . . .10 II.6 Absorption of Neutrons and X-rays . . . . . . . . . . . . . . . . .11 II.7 Incoherent Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 II.8 Atomic Disorder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 II.9 Magnetic Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 II.10 Rietveld Profile Refinement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 III. EXAMPLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 III.1 High Temperature Superconductors . . . . . . . . . . . . . . . .21 III.2 Colossal Magnetoresistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 III.3 Residual Stress Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27 III.4 Carbon-60 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 ACKNOWLEDGMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34 REFERENCES 中子衍射是指熱中子流被固體、液體或氣體中的原子散射引起的衍射現(xiàn)象，用于研究物質(zhì)（金屬）的微觀結(jié)構(gòu)。 中子衍射用于晶體結(jié)構(gòu)的分析比 X射線衍射和電子衍射要晚，這是由于中子衍射要求使用從反應(yīng)堆中得到的熱中子流。熱中子具有約0.025eV的動(dòng)能,相應(yīng)的波長(zhǎng)約1┱左右。 中子衍射的特點(diǎn) 與X射線衍射和電子衍射相似,布喇格公式也適用于中子衍射。但中子與物質(zhì)中原子的相互作用有其特點(diǎn):①當(dāng)X射線或電子流與物質(zhì)相遇產(chǎn)生散射時(shí)，主要是以原子中的電子作為散射中心，因而散射本領(lǐng)隨物質(zhì)的原子序數(shù)的增加而增加，并隨衍射角2ι的增加而降低。中子流不帶電，與物質(zhì)相遇時(shí)，主要與原子核相互作用，產(chǎn)生各向同性的散射，且散射本領(lǐng)和物質(zhì)的原子序數(shù)無(wú)一定的關(guān)系。②中子的磁矩和原子磁矩（即電子和原子核的自旋磁矩和軌道磁矩的總和）有相互作用，其散射振幅隨原子磁矩的大小和取向而變化。 中子衍射的應(yīng)用 上述特點(diǎn)使中子衍射和 X射線和電子衍射能相互補(bǔ)充。在金屬研究中中子衍射的最主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橄铝腥齻�(gè)方面： 含有重原子的化合物中輕原子的位置的測(cè)定 當(dāng)某種化合物中含有原子序數(shù)很大的重元素（如鎢、金、鉛等）及原子序數(shù)小的輕元素（如氫、鋰、碳等）時(shí)，利用X射線或電子衍射測(cè)定其晶體結(jié)構(gòu)比較困難,因?yàn)檫@時(shí)重元素的電子多，散射本領(lǐng)比輕元素的散射本領(lǐng)要高出許多，以致輕元素在晶胞中的位置很難確定。中子衍射可以成功地解決這一問(wèn)題。例如，利用中子衍射，測(cè)定出鋯、鉿、釷等的氫化物中氫原子單個(gè)地處在四面體間隙中；還測(cè)定出碳原子在含錳的奧氏體中處于八面體間隙位置上。 原子序數(shù)相近的原子相對(duì)位置的確定 例如,Fe-Co合金在有序無(wú)序轉(zhuǎn)變時(shí),其X射線衍射圖上應(yīng)該出現(xiàn)超點(diǎn)陣線條；但由于這兩種元素的原子序數(shù)相近,它們對(duì)X射線及電子波的散射本領(lǐng)也很相近，使超點(diǎn)陣線條難以分辨。若采用中子衍射，超點(diǎn)陣線條就清晰得多。 鐵磁、反鐵磁和順磁物質(zhì)的研究 根據(jù)磁散射的強(qiáng)度可以判定原子磁矩的數(shù)值，借以測(cè)定磁的超結(jié)構(gòu)。 中子衍射實(shí)驗(yàn)方法 由準(zhǔn)直管從反應(yīng)堆中引出熱中子流,先用晶體反射使之單色化,再照射到幾毫米厚的試樣上，中子衍射的衍射線位置及強(qiáng)度可以利用蓋革（或正比）計(jì)數(shù)管進(jìn)行測(cè)量、記錄。計(jì)數(shù)管中通常充以含大量10B的BF3氣體，以提高捕獲中子的效率。 鏈接如下: http://mail.sina.com.cn/netdisk/ ... aa3e057ca552a591266 |
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