Нейтронне дзеркало отримує стимул від карбіду бору – Physics World

Дослідники зі Швеції розробили новий підхід до виготовлення багатошарових нейтронних дзеркал. Додаючи карбід бору до шарів заліза та кремнію їхнього дзеркала, Антон Зубаєр в Університеті Лінчепінга та його колеги створили пристрій, який краще відбиває та поляризує вхідні пучки нейтронів, особливо під великими кутами розсіювання.

Нейтронна наука передбачає розсіювання пучків повільних нейтронів у зразках. Такі нейтрони мають довжину хвилі де Бройля, що відповідає відстані між атомами в твердих тілах, рідинах і газах. Це означає, що дифракцію нейтронних пучків можна використовувати для визначення атомної структури зразка. Нейтрони можуть обмінюватися кінетичною енергією з атомами, тому вони також можуть досліджувати динамічні властивості матерії, такі як коливання решітки. Нейтрони також мають магнітні моменти, тому вони можуть вимірювати магнітні властивості зразків.

Деякі експерименти з магнітного розсіювання нейтронів вимагають магнітно поляризованих променів, але створення таких променів може бути складним завданням.

«Поляризаційна нейтронна оптика є важливою частиною установок розсіювання нейтронів», — пояснює Зубаєр. «Це набуває все більшого значення, оскільки нові типи інструментів вимагають більшої ефективності та нових функцій».

Погані інтерфейси

Нейтронні пучки можна поляризувати за допомогою дзеркал, виготовлених шляхом нанесення на підкладку чергуються шарів заліза та кремнію. Незважаючи на їх широке використання, ці нейтронні дзеркала мають обмеження, які пов’язані з труднощами створення атомно чітких меж розділу між шарами заліза та кремнію. Натомість інтерфейси містять небажані сполуки силіцидів заліза.

Ці грубі межі розділу означають, що при вищих кутах розсіювання дзеркала не дуже ефективно відбивають і поляризують нейтрони. Це можна подолати, піддавши дзеркала сильним зовнішнім магнітним полям, але оскільки ці поля також можуть впливати на досліджувані зразки, дзеркала потрібно розміщувати на деякій відстані від зразків, і це може погіршити якість експериментальних результатів.

Тепер Зубайєр і його колеги застосували новий підхід до виготовлення нейтронних дзеркал, який передбачає додавання збагаченого ізотопами карбіду бору до шарів заліза та кремнію. Карбід бору збагачений бором-11, який, на відміну від бору-10, не є хорошим поглиначем нейтронів. Сполука покращує стабільність матеріалів, нанесених за допомогою магнетронного розпилення, яке використовувалося для нанесення шарів.

Після створення шарів свого нейтронного дзеркала Зубайєр і його колеги визначили його атомну структуру за допомогою кількох різних методів візуалізації, включаючи рентгенівську дифракцію та електронну мікроскопію.

Тонше і гостріше

Як вони і сподівалися, їх нове дзеркало показало набагато чіткіші межі розділу між шарами заліза та кремнію та менше силіцидів заліза. Це дозволило зробити шари тоншими, ніж раніше, зробивши дзеркало набагато більш відбиваючим і поляризуючим для пучків нейтронів під великими кутами розсіювання. Це також призвело до меншого дифузного розсіювання в променях.

Завдяки цій покращеній продуктивності команді Зубайєра більше не потрібно було використовувати зовнішнє магнітне поле для досягнення бажаної поляризації. В результаті їх дзеркало можна було розмістити ближче до зразків, не впливаючи на вимірювання.

«Ми досягли вищої відбивної здатності, кращої поляризації, меншого фонового шуму для лінії променя та позбавили потреби у великих магнітах навколо пристрою», — пояснює Зубаєр. «Таким чином, така оптика з використанням нашого підходу може розблокувати нові ефективності та можливості, що призведе до кращих, швидших, надійніших і, можливо, навіть нових типів експериментів».

Завдяки цим удосконаленням дослідники могли збільшити потік поляризованих нейтронів, який використовується в експериментах, а також використовувати нейтрони з більшою енергією. Команда сподівається, що їхній новий підхід зможе прокласти шлях до нових експериментальних відкриттів у галузях фізики, хімії, біології та медицини.

Дослідження описано в Наука розвивається.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/neutron-mirror-gets-a-boost-from-boron-carbide/