非弹性中子散射谱仪

非弹性中子散射是利用中子与材料晶格或自旋散射发生能量和动量交换来测量材料动力学性质的实验技术.非弹性中子散射谱仪可以直接测量声子谱、自旋波、晶体场等性质,且能量和动量分辨率高,在物理、材料、化学、生物等领域有广泛应用,是前沿科学研究中重要的实验仪器.本文概述了非弹性中子散射的发展过程、基本理论、散射谱仪及应用范例.     

中子散射技术及其应用

热中子的波长和凝聚态物质的原子／分子间距具有相同的量级，而其能量又和原子／分子的热运动能量相近．因此，利用热中子的弹性和非弹性散射效应，可以从微观层次上获取物质的结构和动力学知识。目前，中子散射技术在物理、化学、化工、生物和材料科学等研究领域的应用已经获得了许多用其他方法无法得到的知识，文章介绍了中子散射的基本原理和特点，并列举了中子散射技术在相关研究领域中的典型应用     

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…     

物质动态结构的非弹性散射研究

在静态结构的基础上 ,考虑原子的振动 ,分子键的振动、转动和振—转运动的结构称为动态结构 ,它是用非弹性散射方法来测定的。本文评述研究动态结构的实验方法 :中子非弹性散射、非弹性X射线散射、核非弹性散射和Raman散射以及红外吸收谱。简单介绍了声子散射理论基础。继后 ,分三节描述了用这些方法来研究动态结构的若干结果。 1 )结晶物质 ,包括晶内、表面和界面、高纯近完整晶体中杂质引起的、多晶中、薄膜和纳米晶体中的点阵动力学研究 ;2 )非晶物质 ,包括非晶固体、高聚合物、生物大分子、准晶和液体的动态结构研究 ;3 )高温超导体的点阵动力学研究。文末给出了小结和最后评论。     

中国先进研究堆中子科学平台发展现状及展望

依托中国先进研究堆(CARR)高通量中子源,建成了初具规模的中子科学平台,具备中子散射、中子成像和中子活化分析等多种研究技术。其中,中子散射技术包括中子衍射、小角中子散射及中子反射、非弹性中子散射,可以用于分析材料微观结构和动力学性质;热中子成像和冷中子成像可以用于材料内部缺陷等无损检测;中子活化分析系统可以用于物质内核素成分分析。目前已建成和在建中子谱仪共计19台,并初步配备了样品环境装置,为相关应用研究提供了条件基础,可为我国物理、化学、材料科学、生命科学、能源和环境等领域基础研究及工业应用提供重要技术支撑。CARR中子科学平台始终坚持合作共享对外开放的宗旨,将继续为国内外用户提供优质中子技术,服务基础科学前沿和国家重大创新需求研究。     

非弹性中子散射在稀土钙钛矿研究中的应用

中子散射技术在科学研究中应用的重要性、独特性源自于中子本身的一些基本物理特点:带自旋、不带电荷、与原子核直接发生强相互作用、恰当的质量使其色散关系与一般物质内部的原子振动和磁性振动的元激发相当,以及可用于无损探测的强穿透性等。这些特点决定了中子散射探测技术在科学研究中无可替代的重要地位。经过多年发展,中子散射技术已经成为研究凝聚态物理中材料晶体结构以及磁结构的主要手段。此外由于中子的能量与物质中的元激发,如声子,磁振子等能量相当,中子散射也是研究物质动力学性质不可替代的关键技术。对于磁性材料来说,非弹性中子散射不仅可以研究对称性破缺下磁有序相的自旋波激发,而且可以直接探测无对称性破缺情况下的自旋关联。这对于研究磁阻挫等量子磁体中新奇的量子化自旋激发尤其重要。文章将主要介绍两种常用的非弹性散射谱仪,并结合最近在稀土钙钛矿结构体系中的具体应用,尤其是低维稀土自旋链中的分数化自旋子的激发,重点介绍非弹性散射技术的特色。     

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     

中子散射在磁性材料研究中的应用

中子具有天然磁矩,穿透能力强且对轻元素敏感等独特的优势,是目前研究材料中磁结构最有力的工具。发展中子散射技术对开发新型磁性材料和研究磁性物理机理等方面具有重大意义。文章介绍了几种常用的中子散射技术(如粉末衍射、小角散射、反射等),并通过典型的实例来说明它们在磁性材料研究中的具体应用。针对国内介绍中子反射技术的资料相对较少,尤其是极化中子反射技术在精确定量表征薄膜磁性大小和分布方面的研究极度匮乏的现状,文章重点介绍了这一特色技术以及应用实例。     

超临界水的谱学研究进展

超临界水具有独特的性质，在理论和实际应用上都已经受到广泛的关注，超临界水的的静态结构和动力学的研究是认识其性质的理论基础，氢键是静态结构研究的一个重要的内容，在实验上主要是通过谱学的方法如拉曼光谱，核磁共振（NMR），以及衍射分析等进行，动力学研究是探讨其作为反应介质的机理研究的基础，微波波谱法，NMR法，以及准弹性不相干中子散射方法都用于对超临界水的分子动力学重排的研究。     

中子在农业科学技术和生物学中的一些应用

中子是一种基本粒子,是原子核的重要组成之一.因为它不带电,不受核内外电磁场的作用,较容易进入原子核而发生核反应,同时因为它的质量与1H差不多,在大量含氢的有机化合物和生命物质中有独特的和显著的散射效应,再加上它对样品损伤极小等优点,所以中子在农业科学技术和生物学中得到了广泛的应用.特别是从产生高通量中子束的核反应堆出现以来,这一领域发展很快,并在作物诱变育种、生物样品成分分析和生物大分子的结构研究等方面,都取得了不少成绩,受到各国物理学家和生物学家的重视. 一、中子诱变育种 过去用干诱变育种的物理因子主要是放射…     

生物分子结合水的结构与动力学研究进展

生物结合水在维护生物大分子的结构、稳定性以及调控动力学性质和生理功能等方面起着决定性的作用.从分子水平上理解生物结合水分子的结构与性质及其影响生物结构和功能的本质与规律,是揭示生物大分子生理功能机理的关键.目前生物结合水的结构与动力学相关研究尚处于初步阶段.本文从三个方面介绍当前生物结合水的相关研究及其进展:首先介绍结合水对蛋白质折叠、质子给予与迁移、配体结合与药物设计以及变构效应等生物结构和功能的影响;然后介绍生物分子周围的水分子结构研究情况;最后从时间尺度、动力学属性、生物分子与水分子之间的动力学耦合作用、蛋白质表面结合水次扩散运动等角度介绍生物分子水合动力学的研究进展,并归纳出一些目前尚待进一步解决的科学问题.     

基于中子散射、氘化技术和分子模拟探究蛋白质及及其表面水分子的动力学行为（英文）

生物体内绝大多数的生物功能均由蛋白质这一生命引擎来实现,而这些功能的实现依赖于蛋白质结构在空间和时间上的涨落。因此,探究蛋白质分子内部的动力学及其和蛋白质功能之间的关系是生物物理中的一个核心话题。本文主要综述了我们课题组近年来的一些成果,通过将中子散射、氘化技术以及分子动力学模拟相结合的方法研究蛋白质及其表面水分子的动力学行为。     

物质动态结构的非弹性散射研究

在静态结构的基础上，考虑原子的振动，分子键的振动、转动和振－振运动的结构称为动态结构，它是用非弹性散射方法来测定的。本文评述研究动态结构的实验方法：中子非弹性散射，非弹性X射线散射、核非弹性散射和Raman散射以及红外吸收谱。简单介绍了声子散射理论基础，继后，分三节描述了用这些方法来研究动态结构的若干结果。1）结晶物质，包括晶内，表面和界面，高纯近完整晶体中杂质引起的，多晶中、薄膜和纳米晶体中的点阵动力学研究；2）非晶物质，包括非晶固体，高聚合物，生物大分子，准晶和液体的动态结构研究；3）高温超导体的点阵动力学研究，文末给出了小结和最后评论。     

生物大分子的共振光散射光谱

共振光散射技术是一项在普通荧光分光光度计上可实现分析领域中应用的新技术。本文阐述了共振光散射的基本原理 ,分类介绍了在生物大分子研究和测定方面的应用 ,分析了共振散射体系的新发展。     

用中子散射法研究凝聚态物质的新进展

在近２０年间,由于中子源和散射装置的改进,中子散射在凝聚态物质中的应用日益广泛,许多方面是其它（ｘ射线、电子）散射技术无可比拟的。本文在简单评述供散射用的中子源和散射实验技术进展之后,重点介绍中子散射在凝聚态物质研究中的应用。它们包括晶体结构和磁结构的测定、表面、界面和薄膜的表征、测定结构涨落、磁涨落的现代相变研究、畸变、无序系统（包括分形和小角散射）和高分子材料、高Ｔ＿ｃ氧化物超导体的研究,工业上应用也作了简短讨论。     

用中子散射法研究凝聚态物质的新进展

在近２０年间，由于中子源和散射装置的改进，中子散射在凝聚态物质中的应用日益广泛，许多方面是其它（ｘ射线、电子）散射技术无可比拟的。本文在简单评述供散射用的中子源和散射实验技术进展之后，重点介绍中子散射在凝聚态物质研究中的应用。它们包括晶体结构和磁结构的测定、表面、界面和薄膜的表征、测定结构涨落、磁涨落的现代相变研究、畸变、无序系统（包括分形和小角散射）和高分子材料、高Ｔ＿ｃ氧化物超导体的研究，工业上应用也作了简短讨论。     

紫外拉曼散射及其应用

介绍了紫外拉曼散射,尤其是紫外共振拉曼散射的突出优点,并举例说明了该项技术在生物大分子结构研究、环境痕量污染物（如多环芳香碳氢化合物）的检测和ＣＶＤ金刚石薄膜质量鉴定中的应用。     

第一讲中子散射与散裂中子源

中子散射是研究物质微观结构和动态的理想工具之一,广泛地应用于凝聚态物质研究和应用的众多学科领域.散裂中子源能是新一代的加速器基脉冲中子源,能为中子散射提供高通量的脉冲中子.文章简明地介绍了中子散射的特点和它作为物质结构和动态探针的优越性,以及散裂中子源的基本原理、发展状况和多学科的应用优势.我国计划建设的散裂中子源CSNS中,靶站将由多片钨靶、铍/铁反射体和铁/重混凝土生物屏蔽体组成.质子束功率100kW下,脉冲中子通量约为2.4×1016n/cm2/s.第一期将设计建造高通量粉末衍射仪、高分辨粉末衍射仪、小角散射仪、多功能反射仪和直接几何非弹性散射仪等五台典型的中子散射谱仪,以覆盖大部分的中子散射研究领域.     

热中子散射技术在应用研究方面的前景

热中子散射的研究是从五十年代初期开始的.起初主要是为了反应堆设计的需要,后来人们渐渐地认识到了用中子作为研究凝聚态物质的探针是很有用的.随着核反应堆通量的提高、电子直线加速器束流的增大和测量方法的不断完善,热中子散射的研究与应用得到了发展.迄今中子散射工作大部分属于基础研究。只有一些国家开始了能源和环境保护等的应用研究. 1976年年底在卢布尔雅那举行的关于中子散射应用研究的会议上,专门讨论了中等通量反应堆在材料科学、工业技术及生物学方面的应用,提出了许多新的研究课题[1].看来中子在应用研究方面是很有前途的. …     

罗丹明B荧光增强苯受激拉曼散射研究

将液芯光纤技术与荧光增强受激拉曼散射技术相结合,能够大大增强受激拉曼散射光谱强度,降低受激拉曼散射阈值。通过对罗丹明B苯溶液在液芯光纤中的受激拉曼散射进行研究,结果表明:荧光染料Rhodamine B可以降低苯溶液的各阶受激拉曼散射阈值近一个数量级;在一定浓度范围内(10-6mol/L~10-8mol/L)各阶Stokes阈值随浓度降低而降低,并在理论上给出了解释。并且理论推导了在荧光种子作用下的四阶耦合波方程。液芯光纤中的受激拉曼光谱技术在对实现宽带受激辐射激光器、种子激光,以及生物大分子结构研究、生物分子的非生物过程研究等领域等有光明应用前景。