CS265486B1 - Dvoukrystaiový neutronový difraktometr - Google Patents

Abstract

Zařízení pro měření maloúhlového rozptylu termálních neutronů na bázi elasticky deformovaných monokrystalů, které slouží ke studiu mikrostruktury kondenzovaných látek. Účelem je zvýšení efektivnosti sběru experimentálních dat při měření maloúhlového rozptylu na difraktometru v dvoukrystalovém bezdispersním uspořádáni. Toto uspořádání elasticky deformovaných krystalů je vytvořené tak, že první krystal je uložen v poloze symetrické reflexe v geometrii na odraz a druhý krystal je uložen v poloze zcela asymetrické reflexe v geometrii na odraz, přičemž za výstupem druhého krystalu je upraven polohově citlivý detektor. Uvedeného účelu se dosáhne využitím zvláštního řezu druhého krystalu umožňujícího difrakci v geometrii úplné asymetrie, pomocí které se převádí úhlová závislost rozptylu pod malými úhly na prostorovou ve směru podélné osy krystalu. Prostorové rozložení míst, ve kterých dochází k sekundární difrakci neutronů prošlých vzorkem a rozptýlených pod malými úhly, umožňuje k jejich registraci a analýze místa difrakce použít polohově citlivého detektoru. Řešení je možné využít v jaderné fyzice, fyzice kondenzovaných látek, materiálovém výzkumu a chemii.

Description

Vynález se týká dvoukrystalového neutronového difrektometru pro měření mikrostruktury kondenzovaných látek pomocí maloúhlového rozptylu, který je využíván v materiálovém výzkumu při zkoumání technologických postupů.

Dosud se k měření mikrostruktury kondenzovaných látek pomocí maloúhlového rozptylu termálních neutronů v oblasti rozptylových úhlů menších než 10 rad používá systému dvou monokrystalů v symetrickém geometrickém a bezdispersním difrakčním uspořádání, kde analýza rozptylu na malé úhly způsobeného vzorkem, umístěným mezi krystaly, je prováděna měřením závislosti intenzity odražených neutronů druhým krystalem pro různé úhlové odchylky od přesně paralelní polohy vzhledem k prvnímu krystalu.

Nevýhoda tohoto zařízení spočívá především v nustnosti měření intenzity neutronů rozptýlených pod malými úhly po jednotlivých úhlových krocích natáčením druhého krystalu v určitém úhlovém intervalu.

Výše uvedený nedostatek odstraňuje dvoukrystalový neutronový difraktometr pro měření mikrostruktury kondenzovaných látek pomoci maloúhlového rozptylu podle vynálezu. Dva elasticky deformované krystaly v bezdispersním uspořádání, kde první krystal má orientaci pro symetrický odraz a druhý krystal orientaci pro zcela asymetrický odraz, umožňují měření maloúhlového rozptylu neutronů pomocí polohově citlivého detektoru, umístěného za výstupem druhého krystalu.

Výhodou zařízení podle vynálezu je především použití polohově citlivého detektoru, který umožňuje převedeni úhlové závislosti rozptýlených neutronů vzorkem na prostorovou závislost a zkracuje sběr experimentálních dat 10 až lOOkrát a tím značně snižuje provozní náklady.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je uveden na výkresu, na kterém je znázorněn řez dvoukrystalovým bezdispersním uspořádáním dvou elasticky deformovaných krystalů v geometrii symetrické a úplně asymetrické polohy vzhledem k dopadajícímu svazku.

První krystal 2 s difrakčními rovinami 2« vytvořenými paralelně k jeho podélné ose a druhý krystal 2 s difrakčními rovinami £ v poloze zcela asymetrické reflexe v geometrii na odraz jsou v bezdispersním uspořádání. Na difrakční roviny 2 prvního krystalu 2 dopadá polychromatický svazek 2 termálních neutornů. Odtud se odráží monochromatický svazek 2 termálních neutornů, který prochází štěrbinovou clonou T_ a vzorkem 2 a vstupuje do druhého krystalu 2 jeho čelní stranou 9. Neutrony nerozptýlené vzorkem 2 jsou odraženy difrakčními rovinami £ v oblasti 11 druhého krystalu 2 a neutrony rozptýlené jsou odraženy v oblasti 12 druhého krystalu 2. Velikost účinné plochy 10 difrakčníoh rovin 2 prvního krystalu 2 je určena velikostí otvoru štěrbinové clony 7_.

V dokonalém monokrystalu je difrakoe termálních neutronů dána Braggovým zákonem, tj. pouze ty neutrony difraktuji na rovinách dokonalého monokrystalu, pro které úhel dopadu a vlnová délka splňují Braggovu podmínku. V elasticky deformovaném monokrystalu dochází k odchylce od Braggova zákona a také k výběru jiných termálních neutornů, pro které je Braggova podmínka splněna lokálně.

V dvoukrystalovém neutronovém difraktometru podle vynálezu dochází k odrazu monochromatic kého svazku 6 termálních neutronů na difrakčníoh rovinách £ druhého krystalu 2 pouze v místě se stejnou lokální Braggovou podmínkou, splněnou již při prvním odrazu na prvním krystalu

2· Symetrickým odrazem na difrakčnich rovinách 2 prvního krystalu 2 dochází podle lokálního splnění Braggova zákona k výběru monochromatických neutronů ze spojitého spektra, přičemž difrakční parametry jsou přesně určeny lokálním úhlem dopadu na difrakční roviny, typem difrakčnich rovin a typem elastické deformace. Hustota toku monochromatického svazku 6 termálních neutronů, procházejících štěrbinovou clonou 7_ přes zkoumaný vzorek 2 do druhého krystalu 2 je přímo úměrná velikosti účinné plochy 10 difrakčnich rovin 2 prvního krystalu a gradientu deformace ve směru kolmém k difrakčním rovinám 3. Bez vzorku .8 se monochromatic ký svazek 6 termálních neutronů, odražený v oblasti účinné plochy 10 difrakčních rovin 3, odraz! podruhé v oblasti 11 druhého krystalu 2. Při vloženém vzorku jí dochází při průchodu monochromatického svazku 6 neutornů na mikrodefektech vzorku 8 k maloúhlovému rozptylu neutronů, přičemž pro rozptýlené nefitrony již nejsou splněny lokální Braggovy podmínky v oblasti 11 druhého krystalu 2, ale v oblastech 12, které jsou prostorově oddělené od oblasti 11 Gradient deformace je výhodné u druhého krystalu 2 volit větší nežli u prvního krystalu JL a tak zmenšit délku oblasti 11 druhého krystalu 2 vzhledem k délce účinné plochy 10 difrakčních rovin Ji. Prostorové rozlišení neutronů prošlých vzorkem ji umožňuje polohově citlivý detektor 13

Jako nejvýhodnější pro zařízení podle vynálezu se k praktickému použití jeví destičky dokonalých monokrystalů se zanedbatelnou absorpcí jako je např. Si.

Zařízení podle vynálezu je možné s výhodou použít v jaderné fyzice, fyzice kondenzovaných látek, materiálovém výzkumu a chemii.

Claims (1)

1. Dvoukrystalový neutronový difraktometr pro měření mikrostruktury kondenzovaných látek pomocí maloúhlového rozptylu na bázi dvoukrystalového bezdispersního uspořádání elasticky deformovaných krystalů, vyznačený tím, že první krystal (1) je uložen v poloze symetrické reflexe v geometrii na odraz a druhý krystal (2) je uložen v poloze zcela asymetrické reflexe v geometrii, na odraz, přičemž za výstupem druhého krystalu (2) je upraven polohově citlivý detektor (13).