Un neutrón puede pasar por un núcleo con una probabilidad determinada por la distancia de interacción nuclear, o ser absorbido o sufrir una dispersión que puede ser coherente o incoherente. [1] Los efectos de interferencia en la dispersión coherente se pueden calcular mediante la longitud de dispersión coherente de los neutrones, que es proporcional a la amplitud de las ondas esféricas dispersas según la teoría de Huygens-Fresnel . Esta longitud de dispersión varía según el isótopo (y por elemento como la media aritmética ponderada sobre los isótopos constituyentes) de una manera que parece aleatoria, mientras que la longitud de dispersión de los rayos X es solo el producto del número atómico y la longitud de dispersión de Thomson , aumentando así monótonamente con número atómico.[1] [2]
La longitud de dispersión puede ser positiva o negativa. La sección transversal de dispersión es igual al cuadrado de la longitud de dispersión multiplicado por 4π, [3] es decir, el área de un círculo con radio dos veces la longitud de dispersión. En algunos casos, como con el titanio y el níquel, es posible mezclar isótopos de un elemento cuyas longitudes son de signos opuestos para dar una longitud de dispersión neta de cero, en cuyo caso no se producirá una dispersión coherente , mientras que para el vanadio ya la los signos opuestos de las dos configuraciones de espín del único isótopo natural dan una casi cancelación. Sin embargo, los neutrones seguirán sufriendo una fuerte dispersión incoherente en estos materiales. [1]
Existe una gran diferencia en la longitud de dispersión entre el protio (-0,374) y el deuterio (0,667). Mediante el uso de agua pesada como disolvente y / o la deuteración selectiva de la molécula sondada (intercambiando el protio natural por deuterio), esta diferencia se puede aprovechar para obtener imágenes de la configuración del hidrógeno en la materia orgánica, lo cual es casi imposible con rayos X debido a su pequeña sensibilidad al único electrón del hidrógeno. [4] Por otro lado, los estudios de dispersión de neutrones de muestras que contienen hidrógeno a menudo sufren de la fuerte dispersión incoherente del hidrógeno natural.
elemento | protones | isótopo | longitud de dispersión de neutrones b coh ( fm ) | sección transversal coherente σ coh ( granero ) | sección transversal incoherente σ inc (granero) | sección transversal de absorción σ a (establo) |
---|---|---|---|---|---|---|
Hidrógeno | 1 | 2,82 [2] [5] | -3,74 [1] [2] [5] [6] | 1.758 [1] | 79,7, [6] 80,27 [1] | 0,33, [6] 0,383 [1] |
Hidrógeno | 1 | 2 | 6.67 [1] [2] [5] [6] | 5.592 [1] | 2.0, [6] 2.05 [1] | 0,0005 [1] [6] |
Boro | 5 | natural | 5.30 [1] | 3,54 [1] | 1,70 [1] | 767.0 [1] |
Carbón | 6 | 12 | 6.65 [1] [2] [5] [6] | 5.550 [1] | 0.0, [6] 0.001 [1] | 0,0035, [6] 0,004 [1] |
Nitrógeno | 7 | 14 | 9.36, [1] 9.40, [2] 9.4 [5] [6] | 11.01 [1] | 0,3, [6] 0,5 [1] | 1.9 [1] [6] |
Oxígeno | 8 | dieciséis | 5.80, [2] 5.8 [1] [5] [6] | 4.232 [1] | 0.0, [6] 0.000 [1] | 0,00019, [6] 0,0002 [1] |
Aluminio | 13 | natural | 3,45, [1] 3,5 [6] | 1.495 [1] | 0.0, [6] 0.008 [1] | 0,23, [6] 0,231 [1] |
Silicio | 14 | natural | 4.2 [6] [7] | 0.0 [6] | 0,17 [6] | |
Fósforo | 15 | 30 | 5.10 [2] | |||
Azufre | dieciséis | 32 | 2,80, [2] 2,8 [5] | |||
Titanio | 22 | natural | -3,44, [1] -3,4 [6] [7] | 1.485 [1] | 2,87, [1] 3,0 [6] | 6.09, [1] 6.1 [6] |
Vanadio | 23 | natural | -0,38 [1] | 0.018 [1] | 5.07 [1] | 5.08 [1] |
Cromo | 24 | natural | 3,64 [1] | 1,66 [1] | 1,83 [1] | 3,05 [1] |
Manganeso | 25 | 55 (natural) | -3,73 [1] | 1,75 [1] | 0,4 [1] | 13,3 [1] |
Hierro | 26 | natural | 9,45, [1] 9,5 [6] | 11.22 [1] | 0,4 [1] [6] | 2.56, [1] 2.6 [6] |
Níquel | 28 | natural | 10,3 [1] | 13,3 [1] | 5.2 [1] | 4.49 [1] |
Cobre | 29 | natural | 7.72 [1] | 7.485 [1] | 0,55 [1] | 3,78 [1] |
Circonio | 40 | natural | 7,16, [1] 0,72 [6] | 6.44 [1] | 0.02, [1] 0.3 [6] | 0,18, [6] 0,185 [1] |
Niobio | 41 | 93 (natural) | 7.054 [1] | 6.253 [1] | 0,0024 [1] | 1,15 [1] |
Molibdeno | 42 | natural | 6.72 [1] | 5.67 [1] | 0.04 [1] | 2,48 [1] |
Cadmio | 48 | natural | 4.87 [1] | 3,04 [1] | 3,46 [1] | 2520 [1] |
Estaño | 50 | natural | 6.23 [1] | 4.87 [1] | 0.022 [1] | 0,626 [1] |
Cerio | 58 | natural | 4.8 [6] | 0.0 [6] | 0,63 [6] | |
Gadolinio | 64 | natural | 6.5 [1] | 29,3 [1] | 151 [1] | 49700 [1] |
Tantalio | 73 | natural | 6,91 [1] | 6,00 [1] | 0.01 [1] | 20,6 [1] |
Tungsteno | 74 | natural | 4.86 [1] | 2,97 [1] | 1,63 [1] | 18,3 [1] |
Oro | 79 | 197 | 7.60 [2] | |||
Dirigir | 82 | natural | 9.41 [1] | 11.115 [1] | 0,003 [1] | 0.171 [1] |
Torio | 90 | 232 (natural) | 9,8 [6] | 0,00 [6] | 7,4 [6] | |
Uranio | 92 | natural | 8.42 [1] [6] | 8.903 [1] | 0,00, [6] 0,005 [1] | 7.5, [6] 7.57 [1] |
Los datos más completos están disponibles en NIST [8] y Atominstitut de Viena. [9]
Referencias
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am an ao ap aq ar como en au av aw ax ay az ba bb bc bd be bf bg bh bi bj bk bl bm bn bo bp bq br bs bt bu bv bw bx por bz ca cb cc cd ce cf cg ch ci cj ck cl cm cn co cp cq cr cs ct cu MONTE Aparadores; PJ Withers; TM Holden; Torben Lorentzen (28 de febrero de 2005). Introducción a la caracterización del estrés residual por difracción de neutrones . Prensa CRC. ISBN 9780203402818.
- ^ a b c d e f g h yo j Dmitri I. Svergun; Michel HJ Koch; Peter A. Timmins; Roland P. May (8 de agosto de 2013). Rayos X de ángulo pequeño y dispersión de neutrones a partir de soluciones de macromoléculas biológicas . OUP Oxford. ISBN 9780199639533.
- ^ Amparo Lopez-Rubio y Elliot Paul Gilbert (2009). "Dispersión de neutrones: una herramienta natural para la investigación en ciencia y tecnología de los alimentos" (PDF) . Tendencias en ciencia y tecnología de los alimentos : 1–11.
- ^ Fong Shu; Venki Ramakrishnan y Benno P. Schoenborn (2000). "Visibilidad mejorada de átomos de hidrógeno por cristalografía de neutrones en mioglobina completamente deuterada" . PNAS . 97 (8): 3872–3877. Código Bibliográfico : 2000PNAS ... 97.3872S . doi : 10.1073 / pnas.060024697 . PMC 18109 . PMID 10725379 .
- ^ a b c d e f g Oliver C. Mullins; Eric Y. Sheu, eds. (11 de noviembre de 2013). Estructuras y Dinámica de Asfaltenos . Springer Science & Business Media. pag. 161. ISBN 9781489916150.
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z aa ab ac ad ae af ag ah ai aj ak al am NK Kanellopoulos, ed. (26 de septiembre de 2000). Avances recientes en la separación de gases mediante membranas cerámicas microporosas . ISBN 9780080540320.
- ^ a b F. Rodríguez-Reinoso; Jean Rouquerol; KK Unger; Kenneth SW Sing, eds. (26 de agosto de 1994). Caracterización de sólidos porosos III . Elsevier. ISBN 9780080887371.
- ^ "Índice de / recursos / n-longitudes / elementos" .
- ^ "Longitudes de dispersión de neutrones" .