Зерттеудің физикалық әдістері Зерттеу әдістері

Нейтронография – нейтрондардың шашырауы көмегімен кристалдардың, сұйықтықтардың, молекулалардың құрамын зерттейтін әдіс. Кристалдың атомдық және магниттік құрылымы туралы ақпаратты нейтрондардың дифракциясы экспериментінен, нейтрондар зерттелетін объектпен энергия алмасатын (бұл жағдайда шашырау серпімсіз деп аталады) молекула және кристалдағы атомның жылулық тербелісін – нейтрондардың шашырау экспериментінен алады.

Нейтронографиялық эксперимент ядродан шығарылатын нейтрондар шоқтарында жүзеге асырылады. Нейтронографиялық аппаратура (дифракторметрлер, әр типті нейтрондық спектрометрлер және т.с.с.) міндетті түрде реакторға жақын нейтрондық шоқтар жолында орналастырылады. Ең қуатты реакторлардағы шоқтарда нейтрондар ағынының тығыздығы рентген трубкасындағы квант ағынының тығыздығынан бірнеше ретке аз, сондықтан нейтронографиялық аппаратура, нейтронографиялық эксперимент қиын болады; осы себептен рентгенографияға қарағанда нейтронографияда үлгілері үлкенірек болады. Эксперименттерді интервалы үлкен температураларда (1-ден 1500 К-ге дейін және одан жоғары), қысымдарда, магнит өрістерінде және т.б. жүргізуге болады.

Нейтронограмма диффузиялық шашырау фонында когерентті ядролық немесе магниттік шашырауы максимумдардарының қосындысы болып келеді.Нейтронографияны дұрыс қолдану, нейтронның элементар бөлшек ретінде бойында ерекше сәтті қасиеттерінің орын алуына негізделген. Қазіргі нейтрондар көзі – ядролық реактор – кең диапазонды жылулық нейтрондар, 0,06 эВ аймағында максимум энергияны береді. Осы энергияға сәйкес нейтронның де-Бройлдік толқын ұзындығы (~1 Å), кристалл және молекуладағы атомдар аралық қашықтық мәнімен өлшенеді, бұл кристалда нейтрондар дифракциясын болу мүмкіндік жасайды; осыған құрылымдық нейтронография әдісі негізделген. Нейтронографияны қолайлы қолдану аймағы – бұл Z санына жақын элементтер қосындысын зерттеу (рентген сәулелері үшін бұл элементтер айырмашылықсыз, өйткені олардың электрондық қабыршақтары бірдей электрондар санынан құралған). Шектік жағдай – бұл рентгенографиялық түрде абсолют айырмашылықсыз, ал нейтрондар үшін әр түрлі элементтер ретінде айырмашылықты берілген элементтің әр түрлі изотоптарының қосылуын зерттеу.

Құрылымдық нейтронографияда эксперименттен белгілі шартты түрде құрылымдық амплитудалармен F(hkl) байланысқан когерентті шашыраудың интенсивтіліктерінің максимумдарын l(hkl) (мұндағы h,k,l – Миллердің кристаллографиялық индекстері) анықтайды. Осыдан кейін коэффициенттері Фурье қатарлары көмегімен мәні коэффициенті F(hkl) мәндері болатын ядролық тығыздық r (x,y,z) функциясы салынады. Қатарларды қосу (құрылымдық талдаудың басқа да есептеулері сияқты) арнайы программалар бойынша тез жұмыс істейтін ЭЕМ-да жасалынады. r (x,y,z) максимум функциялары атом ядроларының орналасуына сәйкес келеді.