中子衍射的原理

中子衍射的原理

中子衍射的基本原理和X射线衍射十分相似，其不同之处在于：①X射线是与电子相互作用，因而它在原子上的散射强度与原子序数成正比，而中子是与原子核相互作用，它在不同原子核上的散射强度不是随值单调变化的函数，这样，中子就特别适合于确定点阵中轻元素的位置(X射线灵敏度不足)和值邻近元素的位置（X 射线不易分辨）；②对同一元素，中子能区别不同的同位素，这使得中子衍射在某些方面，特别在利用氢-氘的差别来标记、研究有机分子方面有其特殊的优越性；③中子具有磁矩，能与原子磁矩相互作用而产生中子特有的磁衍射，通过磁衍射的分析可以定出磁性材料点阵中磁性原子的磁矩大小和取向，因而中子衍射是研究磁结构的极为重要的手段；④一般说来中子比X 射线具有高得多的穿透性，因而也更适用于需用厚容器的高低温、高压等条件下的结构研究。中子衍射的主要缺点是需要特殊的强中子源，并且由于源强不足而常需较大的样品和较长的数据收集时间。
中子衍射设备也与X 射线衍射相似：由核反应堆孔道中引出的热中子束通过准直器射到单色器上，经单晶反射获得单一波长的中子入射到样品上，然后由绕样品旋转的中子探测器在各个角度测定衍射束的强度，再通过与X 射线衍射相类似的数据处理求得点阵不同位置上的核密度分布。在实验技术上与传统方法稍有差别的还有利用不同波长的中子具有不同速度(能量)这一原理建立的飞行时间衍射法，主要用在加速器等强脉冲中子源上。