中子小角散射讲座：第二讲中子小角散射装置及实验技术

自从 Krishnamurti(1930)和 Warren(1934)首先对碳黑及其它一些物质观察到小角散射现象后,立即吸引了科学家们的注意,把精力投入基本原理和X射线谱仪的更新工作中去.在用X射线对溶液、纤维和蛋白质研究的同时,又推动了光和热中子小角散射研究的发展,确认小角散射技术能够广泛应用于冶金学、生物大分子、聚合物及物理化学等各种领域.1955年法国著名物理学家 Guinier和 Fournet合写的“Small Angle Scattering of X-Rays”这一经典著作问世后,热中子小角散射的研究自此稳定地开展起来. 第一届和第二届小角散射国际会议分别在美国的 Syrac…     

中子小角散射讲座：第一讲中子小角散射

中子小角散射是通过分析长波长中子(0.2—2 nm左右)在小角度内的散射强度来研究大小在几十到几千埃范围内的物质结构的一种专门的测量技术. 现在我们考虑波长为 0.1—1nm的一束中子,通过准直,使其发散度尽可能在 10-2ad以下.当这样的中子束照射在一样品上时,穿透样品的中子束强度衰减,同时在透射束的周围(大约为5°以下的角度范围内),出现了强度连续变化的散射中子,并没有产生通常的中子衍射图案,这种现象称为中子小角散射.它能给出比中子波长大几十、几百乃至上千倍大的尺度上的有关物质结构的信息. 散射样品中散射密度的不均匀,会产生中子…     

中子小角散射讲座：第三讲 中子小角散射在材料科学中的应用

X射线小角散射在材料科学中是分析物质结构的重要手段之一[1].由于中子吸收截面小,所以中子小角散射可以采用较大的厚块样品.长波长的冷中子,既可以避免X射线结晶学中的双布拉格衍射,又可以在较小的散射矢量Q范围内研究中子散射强度的分布.某些近邻元素(如 Al,Mg等),对X射线的散射能力几乎一样,而它们的中子散射振幅则是无规的.所以,中于小角散射又特别适宜研究相邻元素合金中的分凝现象.中子具有磁矩,能与磁性物质相互作用,产生磁的小角散射. 这里应当强调指出,所谓“小角”,是指小的散射矢量值,大小范围约为 其中da为样品中结构单元间…     

中子小角散射讲座：第四讲 中子小角散射在聚合物和生物大分子中的应用

三十多年来,研究化学聚合物和生物大分子的空间结构,一般都袭用光或X射线的弹性散射或准弹性散射技术,并已获得了大量的结构信息.但是,由于非晶态化学聚合物的不断出现及其特殊的技术应用价值,而能形成结晶态的生物大分子毕竟有限,再加上聚合物和生物大分子中都含有大量的氢,氢和氘对中子的散射振幅完全不同,使得中子小角散射在化学聚合物和生物大分子科学研究中,显示出独到之处,取得了极有价值的成果,澄清了一些长期有争议的问题,受到有关专家的重视[1,2] 一、在化学聚合物中的应用1.一般原理 化学聚合物是由单体或单分子物质经聚合反应而…     

富勒烯-PVP聚合物链团结构的中子小角散射实验研究

应用中子小角散射技术研究了水溶液中富勒烯-PVP聚合物的链团结构及其大小以及它们在不 同富勒烯含量下的变化.结果表明：当加入富勒烯后，不论是PVP单体分子链还是大分子链团 ，其相关长度与纯PVP溶液相比均变小，且大分子链团的变化更为明显；在不同富勒烯含量 情况下，高富勒烯含量的富勒烯-PVP分子链团的体积更小. 关键词： 中子小角散射 富勒烯 PVP聚合物     

富勒烯-PVP聚合物链团结构的中子小角散射实验

利用高分子聚合物PVP可将富勒烯(C60)溶解于水，其水溶液中富勒烯最大含量为1％，而聚合物PVP与TPP的混合物可使水溶液中可溶解的富勒烯高达6％，这对富勒烯的应用有重要价值。应用中子小角散射技术可以研究水溶液中PVP C60聚合物和PVP TPP C60聚合物里各聚合物分子与富勒烯分子形成的链状结构及其大小以及在不同富勒烯含量下的变化。     

小角X射线散射实验数据的初步处理

介绍北京同步辐射装置(BSRF)小角X射线散射实验站实验数据的初步处理方法,即由成像板探测器检测到的散射信号转换成角度及其对应的强度数据的方法,并对数据转换过程中可能遇到的问题进行了详细的讨论.     

Ti-Mo合金氢化物微观缺陷的小角X射线散射研究

采用小角X射线散射(SAXS)方法对Ti-Mo合金氢化物的微观缺陷进行了研究.结果表明,氢化物样品中Mo含量为5at％时,所测定的SAXS强度在高散射角区明显低于其他样品的SAXS强度.氢化物中的晶粒及其内部的亚结构是引起SAXS现象的散射体,而这些亚结构是由合金氢化时引入的大量位错所产生.Mo 含量为5at％合金主要为hcp结构而其他合金为bcc结构,但两种合金氢化后都成为fcc结构的氢化物.据此,认为hcp结构与bcc结构Ti-Mo合金在氢化时氢化物结构相同但引入的位错缺陷特征不同. 关键词： Ti-Mo合金氢化物 小角X射线散射 微观缺陷     

一种去除小角散射中狭缝污染的矩阵方法

对于采用狭缝准直系统的小角散射谱仪,由此产生的散射强度曲线畸变污染必须予以扣除。在分割分布函数法的基础上,发展了一种去污染矩阵方法;在特定条件下,用简单的线性运算取代了常规的求解积分方程方法;实际使用效果良好。涉及矩阵运算和小角散射实验测量的特殊之处也进行了详细讨论。     

利用中子散射探索生命世界中的物理奥秘

中子散射是利用入射中子与原子核发生碰撞以后中子动量与能量的改变来研究微观世界的一种技术。由于中子对氢原子的散射截面远大于其他元素的独特属性,使得中子散射在研究包含大量氢元素的生物大分子的结构以及动力学特性方面都有卓越的应用。文章对中子散射在生物方面的应用进行了探讨,重点介绍了中子衍射、结合衬度变换技术的小角中子散射、准弹性/非弹性中子散射和中子自旋回波技术,以及它们在研究生物大分子结构、动力学及其功能方面的应用。最后对中子散射未来在生命科学中探索新的物理现象进行了探讨和展望。     

TATB钝感炸药的小角X射线散射实验

在北京同步辐射装置上应用同步辐射X射线小角散射技术研究TATB样品微孔状况，分析了微孔结构参数的变化。采用不同制备工艺(机械研磨、化学合成、气流细化、全结晶、粉碎)和不同存放时间的TATB粉末样品共计7份。     

热损伤奥克托金(HMX) 缺陷的X射线小角散射研究

奥克托金(HMX) 在温度作用下, 会发生热膨胀、 相转变、 热分解等物理、 化学变化, 导致在材料内部产生大量缺陷, 进而会对其宏观性能造成明显影响. 为了深入了解热损伤HMX内部的缺陷演化, 本文采用X射线小角散射和原子力显微技术研究了热损伤HMX的内部缺陷. 结果发现HMX在180 °C相变过程中散射曲线有明显的变化, 颗粒内部生成了大量10nm左右的孔洞, 随着加载时间延长, 其尺寸增大到25nm, 数量明显降低. 当HMX在190 °C、 200 °C保温5h时, 由于HMX热分解内部有新缺陷生成, 小角散射发现其尺寸约为5至8nm, 随着加载温度升高, 其数量增加.     

小角x射线散射结晶聚合物结构的研究

利用结晶聚合物的“三相结构”模型计算了结晶聚合物的一维电子密度相关函数,结论是三相模型的片层厚度和不变量与两相结构的意义不同.利用计算结果分析了一批样品的结构参量,发现用Ruland方法得到的结晶过渡层的厚度与用一维电子密度相关函数的结果是一致的.用Bragg定律求出的结晶聚合物的长周期与相关函数法长周期相差很多.这是因为两种分析结晶过渡层厚度的方法都是以样品电子密度的不均匀区为基础的,本质是一致的.但是Bragg法的长周期与相关函数法的长周期代表的范围不同 关键词： 小角x射线散射 结晶聚合物 三相结构 相关函数     

小角散射实验应用成像板探测器测量绝对强度的方法

利用衰减法,设计了以第一电离室的计数归一化入射光束强度,用成像板计数单位记录入射光束强度的方案,并用Si片衰减进行了实验,结果表明本文提出的方案能够获得合理的绝对强度.     

三氨基三硝基苯材料微孔结构的小角x射线散射实验研究

应用同步辐射x射线小角散射技术研究了不同工艺制备的三氨基三硝基苯样品中的微孔状况 ，得到了样品材料有关微结构参数，包括微孔平均孔径及孔径分布、分形特征、Porod常数 及界面参数等，并分析了微孔结构参数的变化规律.结果表明，不同工艺制备的TATB样品材 料其微孔结构有较大差别，都有较显著的特征. 关键词： 小角x射线散射 TATB材料微孔分布     

利用x射线小角散射技术研究微晶硅薄膜的微结构

采用x射线小角散射（SAXS）技术研究了由射频等离子体增强化学气相沉积（rf-PECVD）、 热丝化学气相沉积(HWCVD)和等离子体助热丝化学气相沉积(PE-HWCVD)技术制备的微晶硅（ μc-Si:H）薄膜的微结构.实验发现，在相同晶态比的情况下，PECVD沉积的μc-Si:H薄膜微 空洞体积比小，结构较致密，HWCVD沉积的μ-Si:H薄膜微空洞体积比大，结构较为疏松，PE -HWCVD沉积的μc-Si:H薄膜，由于等离子体的敲打作用，与HWCVD样品相比，微结构得到明 显改善.采用HWCVD二步法和PE-HWCVD加适量Ar离子分别沉积μc-Si:H薄膜，实验表明，微结 构参数得到了进一步改善.45°倾角的SAXS测量显示，不同方法制备的μc-Si:H薄膜中微空 洞分布都呈各向异性.红外光谱测量也证实了SAXS的结果. 关键词： 微晶硅薄膜 微结构 微空洞 x射线小角散射     

利用中子散射研究铁基超导体的磁结构

铁基超导材料的高温超导电性发生在反铁磁不稳定的区域,因此其母体的磁结构获得了广泛而深入的研究。文章简要综述了中子散射对铁基超导体磁结构的研究结果,主要按FeAs基和FeSe基两类材料进行介绍。另外,文章还介绍了掺杂导致超导时对一些体系的反铁磁序的影响。     

利用中子散射研究铁基超导体的磁结构

铁基超导材料的高温超导电性发生在反铁磁不稳定的区域,因此其母体的磁结构获得了广泛而深入的研究。文章简要综述了中子散射对铁基超导体磁结构的研究结果,主要按FeAs基和FeSe基两类材料进行介绍。另外,文章还介绍了掺杂导致超导时对一些体系的反铁磁序的影响。     

密闭实验大厅内散射中子注量的模拟研究

为能够快速评判实验测试方案和预估实验结果,建立了中子体通量的快速估算模型。理论上,封闭空间中子平均体通量与特征长度的平方成反比,且中子体通量的大小能反映散射中子注量强弱。采用蒙特卡罗模拟方法,计算得到了密闭实验大厅内中子的体通量,以及不同位置处的散射中子注量,并将模拟得到的体通量和散射中子注量拟合成便于工程实践中应用的解析表达式,拟合结果与模拟结果的相对偏差小于10%。研究结果表明,球形空间内中子的体通量与球半径的1.905次方成反比;密闭实验大厅的中子体通量与大厅横截面宽度的1.948次方成反比,与长宽比的0.775次方成反比;球形空间结构内,每个源中子的平均径迹长度约为半径的5.4倍,而长方体密闭实验大厅内,单个源中子的平均径迹长度为大厅特征尺度的2~3倍。