Dispersión de neutrones en ángulo pequeño
La dispersión de neutrones de ángulo pequeño ( SANS ) es una técnica experimental que utiliza la dispersión de neutrones elástica en ángulos de dispersión pequeños para investigar la estructura de diversas sustancias a una escala mesoscópica de aproximadamente 1 a 100 nm.
La dispersión de neutrones de ángulo pequeño es, en muchos aspectos, muy similar a la dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS); ambas técnicas se denominan conjuntamente dispersión de ángulo pequeño (SAS). Las ventajas de SANS sobre SAXS son su sensibilidad a los elementos ligeros, la posibilidad de etiquetado de isótopos y la fuerte dispersión por momentos magnéticos.
Durante un experimento SANS, se dirige un haz de neutrones a una muestra, que puede ser una solución acuosa, un sólido, un polvo o un cristal . Los neutrones se dispersan elásticamente por la interacción nuclear con los núcleos o la interacción con el momento magnético de los electrones desapareados. En la dispersión de rayos X, los fotones interactúan con la nube electrónica, por lo que cuanto más grande es el elemento, mayor es el efecto. En la dispersión de neutrones, los neutrones interactúan con los núcleos y la interacción depende del isótopo; algunos elementos ligeros como el deuterio muestran una sección transversal de dispersión similar a la de elementos pesados como el Pb.
En la teoría dinámica de difracción de orden cero, el índice de refracción está directamente relacionado con la densidad de longitud de dispersión y es una medida de la fuerza de la interacción de una onda de neutrones con un núcleo dado. La siguiente tabla muestra la longitud de dispersión de neutrones para algunos elementos químicos (en 10 −12 cm). [1]
Tenga en cuenta que la escala relativa de las longitudes de dispersión es la misma. Otro punto importante es que la dispersión del hidrógeno es distinta de la del deuterio . Además, el hidrógeno es uno de los pocos elementos que tiene una dispersión negativa, lo que significa que los neutrones desviados por el hidrógeno están desfasados 180° en relación con los desviados por los otros elementos. Estas características son importantes para la técnica de variación de contraste (ver más abajo).
SANS suele utilizar la colimación del haz de neutrones para determinar el ángulo de dispersión de un neutrón, lo que da como resultado una relación señal/ruido cada vez más baja para los datos que contienen información sobre las propiedades de una muestra en escalas de longitud relativamente largas, más allá de ~1 μm . La solución tradicional es aumentar el brillo de la fuente, como en Ultra Small Angle Neutron Scattering (USANS). Como alternativa, se introdujo la dispersión de neutrones de ángulo pequeño de eco de espín (SESANS), utilizando el eco de espín de neutrones para rastrear el ángulo de dispersión y ampliando el rango de escalas de longitud que se pueden estudiar mediante la dispersión de neutrones mucho más allá de 10 μm.
