Direkt zum Inhalt

Lexikon der Chemie: Neutronenbeugung

Neutronenbeugung, eine Beugungsmethode, die analog der Röntgenstrukturanalyse zur Kristallstrukturuntersuchung dient und auf einer Streuung von thermischen Neutronen an Materie beruht. Während Röntgenstrahlen an den Elektronen der Atome gestreut werden, geschieht dies bei Neutronenstrahlen an den Kernen. Eine Ausnahme machen die magnetischen Atome, wo zur Beugung am Kern noch die Beugung an den ungepaarten Elektronen der Hülle hinzukommt. Das Streuvermögen für Röntgenstrahlen steigt stark und gleichmäßig mit der Ordnungszahl an. Das Streuvermögen für Neutronen, gegen die Ordnungszahl abgetragen, zeigt einen unregelmäßigen Verlauf. Die verschiedenen Isotope eines Elements streuen unterschiedlich. Die Neutronen werden einem Kernreaktor entnommen. Ähnlich wie bei Gasen hängt das mittlere Geschwindigkeitsquadrat v2 der thermischen Neutronen mit der Temperatur wie folgt zusammen: 1/2 mv2 = 3/2kT, wobei m Masse = 1,674·10-27 kg, k Boltzmann-Konstante; T Temperatur in K. Für 373 K gibt diese Gleichung v= 3 km s-1 und aus der de-Broglie-Beziehung die Wellenlänge 133 pm an. Das ist nur ein Mittelwert. Monochromatische Neutronenbeugungsstrahlen erhält man durch Reflexion an einer Kristallfläche.

Gemessen werden die Reflexionsintensitäten mit einem bortrifluoridhaltigen Zählrohr auf einem Vierkreisdiffraktometer (Röntgenstrukturanalyse). Die wichtigsten Anwendungen der N. liegen bei den magnetischen Strukturen, da magnetische Atome je nach der Orientierung ihrer magnetischen Momente zur reflektierenden Netzebene ungleich stark beugen. Man kann daher aus der N. Aussagen zur Orientierung der atomaren Magnete ableiten. Weiterhin können durch N. schwere Elemente mit benachbarten Ordnungszahlen unterschieden werden. In einer Eisen-Cobalt-Legierung kann mit der Röntgenstrukturanalyse nicht die Lage dieser Atome in der Elementarzelle bestimmt werden, da die Atomformfaktoren beider Elemente zu ähnlich sind. Die Atomformfaktoren der Neutronenstrahlen dagegen verhalten sich in diesem Falle wie 4 : 1. Sind in einer Struktur schwere neben sehr leichten Elementen enthalten, so kommt die Lage dieser Elemente (z. B. Wasserstoff) nur schlecht heraus. Dagegen sind die Streuvermögen für Neutronen nicht so extrem verschieden, und in einer Neutronen-Fourier-Synthese werden beide Atomsorten ähnlich gute Maxima geben.

  • Die Autoren
Dr. Andrea Acker, Leipzig
Prof. Dr. Heinrich Bremer, Berlin
Prof. Dr. Walter Dannecker, Hamburg
Prof. Dr. Hans-Günther Däßler, Freital
Dr. Claus-Stefan Dreier, Hamburg
Dr. Ulrich H. Engelhardt, Braunschweig
Dr. Andreas Fath, Heidelberg
Dr. Lutz-Karsten Finze, Großenhain-Weßnitz
Dr. Rudolf Friedemann, Halle
Dr. Sandra Grande, Heidelberg
Prof. Dr. Carola Griehl, Halle
Prof. Dr. Gerhard Gritzner, Linz
Prof. Dr. Helmut Hartung, Halle
Prof. Dr. Peter Hellmold, Halle
Prof. Dr. Günter Hoffmann, Eberswalde
Prof. Dr. Hans-Dieter Jakubke, Leipzig
Prof. Dr. Thomas M. Klapötke, München
Prof. Dr. Hans-Peter Kleber, Leipzig
Prof. Dr. Reinhard Kramolowsky, Hamburg
Dr. Wolf Eberhard Kraus, Dresden
Dr. Günter Kraus, Halle
Prof. Dr. Ulrich Liebscher, Dresden
Dr. Wolfgang Liebscher, Berlin
Dr. Frank Meyberg, Hamburg
Prof. Dr. Peter Nuhn, Halle
Dr. Hartmut Ploss, Hamburg
Dr. Dr. Manfred Pulst, Leipzig
Dr. Anna Schleitzer, Marktschwaben
Prof. Dr. Harald Schmidt, Linz
Dr. Helmut Schmiers, Freiberg
Prof. Dr. Klaus Schulze, Leipzig
Prof. Dr. Rüdiger Stolz, Jena
Prof. Dr. Rudolf Taube, Merseburg
Dr. Ralf Trapp, Wassenaar, NL
Dr. Martina Venschott, Hannover
Prof. Dr. Rainer Vulpius, Freiberg
Prof. Dr. Günther Wagner, Leipzig
Prof. Dr. Manfred Weißenfels, Dresden
Dr. Klaus-Peter Wendlandt, Merseburg
Prof. Dr. Otto Wienhaus, Tharandt

Fachkoordination:
Hans-Dieter Jakubke, Ruth Karcher

Redaktion:
Sabine Bartels, Ruth Karcher, Sonja Nagel


Schreiben Sie uns!

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

Partnerinhalte

Bitte erlauben Sie Javascript, um die volle Funktionalität von Spektrum.de zu erhalten.