Структурная нейтронография

Нейтронографическими  исследованиями установлены новые  типы магнитных структур веществ  – антиферромагнетики и ферримагнетики. В антиферромагнетиках магнитные  моменты расположены антипараллельно, поэтому результирующие магнитный момент такого вещества равен нулю. В другом типе веществ (ферримагнетиках) намагниченность первой подрешетки превышает намагниченность второй подрешетки (нескомпенсированный антиферромагнетизм). Такие вещества называются ферритами. Они обладают большой самопроизвольной намагниченностью и широко используются в радиотехнике для изготовления сердечников катушек индуктивностей.

Рис. 3. Нейтронограммы MgO, снятые при 80^оК

и при комнатной температуре

 

Рассеяние нейтронов  на магнитоориентированных решетках резко отличается от парамагнитных структур. На нейтронограммах наблюдаются отражения, имеющие ядерную (не зависящую от θ) и магнитную (зависящую от θ) компоненты. Антиферромагнитная решетка также может вызывать когерентное магнитное рассеяние, отличающееся от ферромагнетика тем, что антиферромагнитные отражения находятся там, где не может быть ядерного рассеяния.

На нейтронограмме МgO, полученной при 80^оС (рис. 3), наблюдаются сильные дополнительные максимумы, соответствующие антиферромагнитной структуре. На нейтронограмме того же вещества, полученной при комнатной температуре, эти максимумы отсутвствуют, но под малыми углами и около линии (111) наблюдаются небольшие максимумы (остаточная когерентность), что указывает на ближний магнитный порядок в сплаве. В этой же структуре магнитная элементарная ячейка не совпадает с химической (кристаллической), период магнитной ячейки удвоен по всем направлениям, поэтому объем магнитной ячейки в 8 раз больше химической. Такое увеличение магнитной ячейки по сравнению с химической характерно для многих ферромагнетиков.

4. Изучение глубинных  слоев материалов. Нейтроны проникают  очень глубоко, и удается определить  предпочтительные ориентации в  крупных образцах. С помощью рассеяния  нейтронов удается исследовать текстуры в крупных образцах. Например, проведен анализ текстур в образце железа 2,5 см, достаточно прозрачном для нейтронов. В отличие от рентгенографического исследования анализ ориентации оказался справедливым не только для поверхностного слоя, но и для всего объема образца.

Нейтронография успешно  используется для различных исследований, и области ее применения постоянно  расширяются. В частности, представляет интерес исследование неупругого рассеяния  нейтронов. Некоторые работы показывают, что этот эффект позволяет изучить силовое взаимодействие между атомами металла и получить численные значения силовых констант.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Бэкон Дж., Дифракция нейтронов, пер. с англ., М., 1957.

2. Изюмов Ю. А., Озеров Р. П., Магнитная нейтронография, М., 1966.

3. Кульков С.Н., Буякова С.П., Современные методы анализа в материаловедении: учебное пособие; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. – 84 с.

 

Петрозаводск 2012