Gương neutron được tăng cường từ boron cacbua – Vật lý Thế giới

Một phương pháp mới để chế tạo gương neutron đa lớp vừa được các nhà nghiên cứu ở Thụy Điển phát triển. Bằng cách thêm boron cacbua vào các lớp sắt và silicon của gương, Anton Zubayer tại Đại học Linköping và các đồng nghiệp đã tạo ra một thiết bị phản xạ và phân cực nhiều hơn đối với các chùm neutron tới, đặc biệt ở các góc tán xạ cao.

Khoa học neutron liên quan đến việc tán xạ các chùm neutron chuyển động chậm từ các mẫu. Những neutron như vậy có bước sóng de Broglie ngang bằng với khoảng cách giữa các nguyên tử trong chất rắn, chất lỏng và chất khí. Điều này có nghĩa là sự nhiễu xạ của chùm neutron có thể được sử dụng để xác định cấu trúc nguyên tử của mẫu. Neutron có thể trao đổi động năng với các nguyên tử, do đó chúng cũng có thể thăm dò các tính chất động của vật chất như dao động mạng. Neutron còn có mô men từ nên chúng có thể đo được tính chất từ ​​của mẫu.

Một số thí nghiệm tán xạ neutron từ đòi hỏi các chùm tia bị phân cực từ tính, nhưng việc tạo ra những chùm tia như vậy có thể là một thách thức.

Zubayer giải thích: “Quang học neutron phân cực là một phần thiết yếu cho các cơ sở tán xạ neutron”. “Nó ngày càng trở nên quan trọng vì các loại thiết bị mới đòi hỏi hiệu quả cao hơn và các tính năng mới.”

Giao diện kém

Chùm neutron có thể được phân cực bằng cách sử dụng những tấm gương được chế tạo bằng cách đặt xen kẽ các lớp sắt và silicon trên một chất nền. Mặc dù được sử dụng rộng rãi, những gương neutron này có những hạn chế liên quan đến khó khăn trong việc tạo ra các bề mặt tiếp xúc sắc nét về mặt nguyên tử giữa các lớp sắt và silicon. Thay vào đó, các bề mặt này chứa các hợp chất sắt silic không mong muốn.

Những bề mặt gồ ghề này có nghĩa là ở góc tán xạ cao hơn, gương không hiệu quả lắm trong việc phản xạ và phân cực neutron. Điều này có thể khắc phục bằng cách cho gương tiếp xúc với từ trường mạnh bên ngoài – nhưng vì những trường này cũng có thể ảnh hưởng đến các mẫu đang được nghiên cứu, nên cần đặt gương cách xa mẫu một khoảng và điều này có thể làm giảm chất lượng của kết quả thí nghiệm.

Nay Zubayer và các đồng nghiệp vừa thực hiện một phương pháp mới để chế tạo gương neutron, bao gồm việc thêm boron cacbua làm giàu đồng vị vào các lớp sắt và silicon. Cacbua boron được làm giàu bằng boron-11 – không giống như boron-10, chất này không phải là chất hấp thụ neutron tốt. Hợp chất này cải thiện độ ổn định của vật liệu lắng đọng thông qua quá trình phún xạ magnetron, được sử dụng để lắng đọng các lớp.

Sau khi xây dựng các lớp gương neutron, Zubayer và các đồng nghiệp đã xác định cấu trúc nguyên tử của nó bằng cách sử dụng một số kỹ thuật hình ảnh khác nhau bao gồm nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử.

Mỏng hơn và sắc nét hơn

Đúng như họ hy vọng, chiếc gương mới của họ có bề mặt tiếp xúc sắc nét hơn nhiều giữa các lớp sắt và silicon và ít chất sắt silic hơn. Điều này cho phép các lớp được làm mỏng hơn trước, làm cho gương phản xạ và phân cực nhiều hơn đối với các chùm neutron ở góc tán xạ cao. Nó cũng dẫn đến sự tán xạ ít khuếch tán hơn trong các chùm tia.

Với hiệu suất được cải thiện này, đội của Zubayer không còn cần sử dụng từ trường bên ngoài để đạt được độ phân cực mong muốn nữa. Kết quả là gương của chúng có thể được đặt gần mẫu hơn mà không ảnh hưởng đến các phép đo.

Zubayer giải thích: “Chúng tôi đã nhận thấy độ phản xạ cao hơn, độ phân cực tốt hơn, ít nhiễu nền hơn cho đường truyền tia và loại bỏ nhu cầu sử dụng nam châm lớn xung quanh thiết bị”. “Do đó, quang học như vậy sử dụng phương pháp của chúng tôi có thể mở ra những hiệu quả và khả năng mới, dẫn đến những loại thử nghiệm mới tốt hơn, nhanh hơn, đáng tin cậy hơn và thậm chí có thể là mới.”

Với những cải tiến này, các nhà nghiên cứu có thể tăng dòng neutron phân cực được sử dụng trong các thí nghiệm cũng như sử dụng neutron năng lượng cao hơn. Nhóm nghiên cứu hy vọng phương pháp mới của họ có thể mở đường cho những khám phá thực nghiệm mới trên các lĩnh vực bao gồm vật lý, hóa học, sinh học và y học.

Nghiên cứu được mô tả trong Những tiến bộ khoa học.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/neutron-mirror-gets-a-boost-from-boron-carbide/