A neutrontükör lendületet kap a bór-karbidtól – Fizika Világ

Svédországi kutatók új megközelítést dolgoztak ki a többrétegű neutrontükrök gyártására. Ha bór-karbidot adnak a tükör vas- és szilíciumrétegéhez, Anton Zubayer a Linköping Egyetemen és munkatársaival olyan eszközt készítettek, amely jobban tükrözi és polarizálja a bejövő neutronnyalábokat, különösen nagy szórási szögek esetén.

A neutrontudomány magában foglalja a mintákból származó lassan mozgó neutronsugarak szórását. Az ilyen neutronok de Broglie-hullámhossza megegyezik az atomok elválasztásával szilárd anyagokban, folyadékokban és gázokban. Ez azt jelenti, hogy a neutronsugarak diffrakciója felhasználható egy minta atomi szerkezetének meghatározására. A neutronok kinetikus energiát cserélhetnek az atomokkal, így az anyag dinamikus tulajdonságait, például a rácsrezgéseket is megvizsgálhatják. A neutronoknak mágneses momentumaik is vannak, így képesek mérni a minták mágneses tulajdonságait.

Egyes mágneses neutronszórási kísérletekhez mágnesesen polarizált nyalábokra van szükség, de az ilyen sugarak létrehozása kihívást jelenthet.

„A polarizáló neutronoptika a neutronszórási létesítmények elengedhetetlen része” – magyarázza Zubayer. „Növekszik a jelentősége, mivel az új típusú műszerek nagyobb hatékonyságot és újszerű funkciókat igényelnek.”

Gyenge interfészek

A neutronsugarak polarizálhatók tükrök segítségével, amelyeket úgy készítenek, hogy váltakozó vas- és szilíciumrétegeket helyeznek fel egy hordozóra. Széles körben elterjedt használatuk ellenére ezeknek a neutrontükröknek vannak korlátai, amelyek a vas- és a szilíciumrétegek közötti atomikusan éles határfelületek létrehozásának nehézségével járnak. Ehelyett a felületek nem kívánt vas-szilicid vegyületeket tartalmaznak.

Ezek a durva felületek azt jelentik, hogy nagyobb szórási szögeknél a tükrök nem túl hatékonyak a neutronok visszaverésében és polarizálásában. Ez a tükrök erős külső mágneses mezők hatásának kitéve megoldható – de mivel ezek a terek a vizsgált mintákra is hatással lehetnek, a tükröket a mintáktól bizonyos távolságra kell elhelyezni, és ez ronthatja a kísérleti eredmények minőségét.

Zubayer és munkatársai most új megközelítést alkalmaztak a neutrontükrök gyártásához, ami abból áll, hogy izotóppal dúsított bórkarbidot adnak a vas- és szilíciumrétegekhez. A bór-karbid bór-11-gyel van dúsítva – amely a bór-10-zel ellentétben nem jó neutronelnyelő. A vegyület javítja a magnetronos porlasztással leválasztott anyagok stabilitását, amelyet a rétegek felhordására használtak.

A neutrontükrük rétegeinek felépítése után Zubayer és munkatársai számos különböző képalkotó technikával, köztük röntgendiffrakcióval és elektronmikroszkóppal határozták meg az atomszerkezetét.

Vékonyabb és élesebb

Ahogy remélték, az új tükörük sokkal élesebb felülettel rendelkezik a vas és a szilícium réteg között, és kevesebb vas-szilíciumot tartalmazott. Ez lehetővé tette a rétegek vékonyabbá tételét, mint korábban, így a tükör sokkal jobban tükrözi, és polarizálja a neutronnyalábokat nagy szórási szögek esetén. Ez a gerendákon belüli kevésbé diffúz szóráshoz is vezetett.

Ezzel a javított teljesítménnyel Zubayer csapatának többé nem kellett külső mágneses teret használnia a kívánt polarizáció eléréséhez. Ennek eredményeként a tükröt közelebb lehetett helyezni a mintákhoz anélkül, hogy ez befolyásolná a méréseket.

„Rájöttünk, hogy nagyobb a visszaverő képesség, jobb a polarizáció, kevesebb a háttérzaj a sugárvonalhoz, és nincs szükség nagy mágnesekre az eszköz körül” – magyarázza Zubayer. "Így a mi megközelítésünket alkalmazó ilyen optikák új hatékonyságot és lehetőségeket nyithatnak meg, ami jobb, gyorsabb, megbízhatóbb és talán új típusú kísérletekhez vezet."

Ezekkel a fejlesztésekkel a kutatók növelhetik a kísérletekben használt polarizált neutronfluxust, valamint a nagyobb energiájú neutronok használatát. A csapat reméli, hogy új megközelítésük új kísérleti felfedezések előtt nyithatja meg az utat a fizika, a kémia, a biológia és az orvostudomány területén.

A kutatás leírása a Tudomány előlegek.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/neutron-mirror-gets-a-boost-from-boron-carbide/