مرآة النيوترون تحصل على دفعة من كربيد البورون – عالم الفيزياء

تم تطوير طريقة جديدة لتصنيع مرايا نيوترونية متعددة الطبقات من قبل باحثين في السويد. عن طريق إضافة كربيد البورون إلى طبقات الحديد والسيليكون في المرآة، انطون الزبير ابتكر وزملاؤه في جامعة لينكوبنج جهازًا أكثر انعكاسًا واستقطابًا لحزم النيوترونات الواردة، خاصة عند زوايا التشتت العالية.

يتضمن علم النيوترونات تشتيت حزم من النيوترونات بطيئة الحركة من العينات. مثل هذه النيوترونات لها أطوال موجية دي برولي مساوية للفصل بين الذرات في المواد الصلبة والسوائل والغازات. وهذا يعني أنه يمكن استخدام حيود حزم النيوترونات لتحديد التركيب الذري للعينة. يمكن للنيوترونات تبادل الطاقة الحركية مع الذرات، حتى تتمكن أيضًا من استكشاف الخصائص الديناميكية للمادة مثل الاهتزازات الشبكية. تتمتع النيوترونات أيضًا بعزم مغناطيسي حتى تتمكن من قياس الخواص المغناطيسية للعينات.

تتطلب بعض تجارب تشتت النيوترونات المغناطيسية حزمًا مستقطبة مغناطيسيًا، لكن إنشاء مثل هذه الحزم قد يمثل تحديًا.

يوضح زبير: "تعد البصريات النيوترونية المستقطبة جزءًا أساسيًا من مرافق تشتيت النيوترونات". "إنها تكتسب أهمية حيث تتطلب الأنواع الجديدة من الأدوات كفاءة أكبر وميزات جديدة."

واجهات سيئة

يمكن استقطاب حزم النيوترونات باستخدام المرايا التي يتم تصنيعها عن طريق ترسيب طبقات متناوبة من الحديد والسيليكون على الركيزة. على الرغم من استخدامها على نطاق واسع، فإن هذه المرايا النيوترونية لها حدود ترتبط بصعوبة إنشاء واجهات حادة ذريًا بين طبقتي الحديد والسيليكون. وبدلا من ذلك، تحتوي الواجهات على مركبات سيليسيد الحديد غير المرغوب فيها.

تعني هذه الأسطح الخشنة أنه عند زوايا التشتت الأعلى، لا تكون المرايا فعالة جدًا في عكس النيوترونات واستقطابها. ويمكن التغلب على ذلك عن طريق تعريض المرايا لمجالات مغناطيسية خارجية قوية - ولكن بما أن هذه المجالات يمكن أن تؤثر أيضًا على العينات التي تتم دراستها، فيجب وضع المرايا على مسافة بعيدة عن العينات وهذا يمكن أن يقلل من جودة النتائج التجريبية.

الآن، اتخذ زبير وزملاؤه نهجًا جديدًا لتصنيع مرايا النيوترونات، والذي يتضمن إضافة كربيد البورون المخصب بالنظائر إلى طبقات الحديد والسيليكون. يتم إثراء كربيد البورون بالبورون-11، والذي، على عكس البورون-10، ليس ماصًا جيدًا للنيوترونات. يعمل المركب على تحسين ثبات المواد المترسبة من خلال رش المغنطرون، والذي كان يستخدم لترسيب الطبقات.

بعد بناء طبقات المرآة النيوترونية، حدد زبير وزملاؤه تركيبها الذري باستخدام عدة تقنيات تصوير مختلفة بما في ذلك حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني.

أرق وأكثر وضوحا

وكما كانوا يأملون، تتميز مرآتهم الجديدة بواجهات أكثر وضوحًا بين طبقات الحديد والسيليكون وكمية أقل من سيليكات الحديد. سمح هذا بجعل الطبقات أرق من ذي قبل، مما جعل المرآة أكثر انعكاسًا واستقطابًا لأشعة النيوترونات عند زوايا تشتت عالية. كما أدى ذلك إلى تقليل التشتت المنتشر داخل الحزم.

ومع هذا الأداء المحسن، لم يعد فريق الزبير بحاجة إلى استخدام مجال مغناطيسي خارجي لتحقيق الاستقطاب المطلوب. ونتيجة لذلك، يمكن وضع مرآتهم بالقرب من العينات دون التأثير على القياسات.

يوضح زبير: "لقد حققنا انعكاسية أعلى، واستقطابًا أفضل، وضوضاء خلفية أقل لخط الشعاع، وتخلصنا من الحاجة إلى مغناطيسات كبيرة حول الجهاز". "وبالتالي، فإن مثل هذه البصريات التي تستخدم نهجنا يمكن أن تفتح كفاءات وإمكانيات جديدة، مما يؤدي إلى أنواع أفضل وأسرع وأكثر موثوقية، وربما حتى أنواع جديدة من التجارب."

وبفضل هذه التحسينات، تمكن الباحثون من زيادة تدفق النيوترونات المستقطبة المستخدمة في التجارب، بالإضافة إلى استخدام النيوترونات ذات الطاقة الأعلى. ويأمل الفريق أن يمهد نهجهم الجديد الطريق لاكتشافات تجريبية جديدة في مجالات تشمل الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا والطب.

تم وصف البحث في علم السلف.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/neutron-mirror-gets-a-boost-from-boron-carbide/