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Lexikon der Geowissenschaften: Neutronenbeugung

Neutronenbeugung, bei gerichteter Bestrahlung von Kristallen mit Neutronen durch Interferenz entstehende räumliche Intensitätsverteilung (Beugungsmuster bzw. -diagramm), die für die Kristallstruktur charakteristisch ist (Beugung). Die Beugung von Neutronen folgt denselben geometrischen Gesetzmäßigkeiten wie die Beugung von Röntgenstrahlung an Kristallen (Laue-Gleichungen, Braggsche Gleichung), da man nach de Broglie einem Teilchen mit der Masse m und der Geschwindigkeit v eine Welle mit der (De-Broglie-) Wellenlänge λ = h/mv (h = Plancksches Wirkungsquantum) zuschreiben kann. Für Beugungsexperimente an Kristallen benötigt man thermische Neutronen mit einer Energie von 0,025 eV, das entspricht einer De-Broglie-Wellenlänge von rund 0,15 nm. Die Neutronen werden durch Kernreaktionen in speziellen Forschungsreaktoren erzeugt und durch Moderatoren auf Raumtemperatur abgekühlt. Neutronen werden nicht nur an den Atomkernen gestreut (Atomstreufaktor), sondern wegen ihres magnetischen Moments wechselwirken sie auch mit dem magnetischen Moment der ungepaarten Hüllenelektronen. Das Beugungsbild wird dann nicht nur von der chemischen, sondern auch von der magnetischen Ordnung der Struktur bestimmt. Es können somit magnetische Phasenübergänge mit Neutronenbeugung beobachtet werden. Ein weiterer Vorteil der Neutronenbeugung liegt in der Tatsache, daß die Streulängen unabhängig von der Kernladungszahl vergleichbar groß sind. Deshalb tragen Wasserstoffatome neben anderen schweren Atomen, im Gegensatz zur Röntgenbeugung, erhebliche Anteile zur Beugungsintensität bei und können deshalb bei der Strukturanalyse lokalisiert werden. [KH]

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