Nötron mikroskobu - Neutron microscope

Nötron mikroskopları , küçük açılı nötron saçılımı kullanarak lityum-6'nın nükleer fisyonuyla görüntüler oluşturmak için nötronları kullanır . Nötronların da elektrik yükü yoktur , bu da onların maddelere nüfuz ederek diğer mikroskopi biçimleriyle erişilemeyen yapı hakkında bilgi edinmelerini sağlar. 2013 itibarıyla nötron mikroskopları, iğne deliği nötron kameralarından dört kat büyütme ve 10-20 kat daha iyi aydınlatma sağladı. Sistem, sinyal hızını en az 50 kat artırır.

Nötronlar , güçlü kuvvet aracılığıyla atom çekirdekleriyle etkileşime girer . Bu etkileşim, nötronları orijinal yollarından dağıtabilir ve ayrıca onları emebilir. Bu nedenle, bir nötron ışını bir maddenin içinde daha derine hareket ettikçe giderek daha az yoğun hale gelir. Bu şekilde nötronlar, nesnelerin iç kısımlarını incelemek için x ışınlarına benzer.

Bir röntgen görüntüsündeki karanlık, x ışınlarının içinden geçtiği madde miktarına karşılık gelir. Bir nötron görüntüsünün yoğunluğu, nötron emilimi hakkında bilgi sağlar. Emilim oranları, kimyasal elementler arasında birçok büyüklük derecesine göre değişir .

Nötronlar yüksüzlüğünün olsa da, var dönüşünü ve dolayısıyla bir manyetik an harici iletişim kurabilirim manyetik alanlara .

Uygulamalar

Bir materyaldeki hidrojenin konumundaki küçük değişiklikler, bir nötron görüntüsünde oldukça görünür değişiklikler üretebildiğinden, nötron görüntülemenin yumuşak materyalleri inceleme potansiyeli vardır.

Nötronlar ayrıca manyetik malzemeler üzerinde araştırma yapmak için benzersiz yetenekler sunar . Nötronun elektrik yükünün olmaması, başıboş elektrik alanlarının ve yüklerinin neden olduğu hatalar için manyetik ölçümleri düzeltmeye gerek olmadığı anlamına gelir . Polarize nötron ışınları, nötron dönüşlerini bir yönde yönlendirir. Bu, bir malzemenin manyetizmasının gücünün ve özelliklerinin ölçülmesini sağlar.

Nötron tabanlı aletler, iç yapılarını incelemek için yakıt hücreleri, piller ve motorlar gibi metal nesnelerin içini inceleme yeteneğine sahiptir. Nötron cihazları ayrıca biyolojik materyallerde önemli olan daha hafif elementlere karşı benzersiz bir şekilde hassastır.

Shadowgraphs

Shadowgraphs , bir yüzeye gölge düşürülerek üretilen, genellikle iğne deliği kamera ile çekilen ve tahribatsız testler için yaygın olarak kullanılan görüntülerdir . Bu tür kameralar, uzun pozlama süreleri gerektiren düşük aydınlatma seviyeleri sağlar. Ayrıca zayıf uzamsal çözünürlük sağlarlar. Böyle bir merceğin çözünürlüğü delik çapından daha küçük olamaz. İğne deliği çapı iğne deliği ile görüntü ekranı arasındaki mesafeden yaklaşık 100 kat daha küçük olduğunda aydınlatma ve çözünürlük arasında iyi bir denge elde edilir ve bu da iğne deliğini etkin bir şekilde f / 100 lens haline getirir . Bir f / 100 iğne deliğinin çözünürlüğü yaklaşık yarım derecedir.

Wolter aynası

Cam mercekler ve geleneksel aynalar nötronlarla çalışmak için kullanışsızdır çünkü bu tür malzemelerden kırılma veya yansıma olmaksızın geçerler . Bunun yerine, nötron mikroskobu , ilke olarak x-ışını ve gama-ışını teleskopları için kullanılan otlatma olay aynalarına benzer bir Wolter aynası kullanır .

Bir nötron, bir metalin yüzeyini yeterince küçük bir açıyla sıyırdığında, metal yüzeyden aynı açıyla yansıtılır. Bu ışıkla gerçekleştiğinde, etkiye toplam iç yansıma denir . Otlatma yansıması için kritik açı, kavisli bir aynanın kullanılabileceği kadar (termal nötronlar için bir derecenin birkaç onda biri) yeterince büyüktür. Kavisli aynalar daha sonra bir görüntüleme sisteminin yapılmasına izin verir.

Mikroskop, yansıtma için mevcut yüzey alanını artırmak için birbirinin içine yerleştirilmiş birkaç yansıtıcı silindir kullanır.

Ölçüm

Nötron akısı görüntüleme de odak düzleminde bir ile ölçülür CCD bir nötron ile görüntüleme dizi sintilasyon ekranın önünde. Sintilasyon ekranı, lityum ile bağlanmış bir floresan bileşik olan çinko sülfitten yapılmıştır . Bir termal nötron, bir lityum-6 çekirdeği tarafından emildiğinde , helyum , trityum ve enerji üreten bir fisyon reaksiyonuna neden olur . Bu fisyon ürünleri, ZnS fosforunun yanmasına neden olarak CCD dizisi tarafından yakalanmak üzere bir optik görüntü oluşturur.

Ayrıca bakınız

Referanslar