Přednáška 12. Neutronová difrakce a rozptyl neutronů. Martin Kormunda

Podobné dokumenty
Chemie a fyzika pevných látek p2

Chemie a fyzika pevných látek l

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

Teorie rentgenové difrakce

Krystalografie a strukturní analýza

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenografie, RTG prášková difrakce

13. Spektroskopie základní pojmy

1 Teoretický úvod. 1.2 Braggova rovnice. 1.3 Laueho experiment

Metody pro studium pevných látek

Základy Mössbauerovy spektroskopie. Libor Machala

Metody pro studium pevných látek

Náboj a hmotnost elektronu

Dualismus vln a částic

Náboj a hmotnost elektronu

Metody využívající rentgenové záření. Rentgenovo záření. Vznik rentgenova záření. Metody využívající RTG záření

Aplikace jaderné fyziky (několik příkladů)

Úvod do moderní fyziky. lekce 3 stavba a struktura atomu

Měření absorbce záření gama

RTG difraktometrie 1.

Testové otázky za 2 body

Lasery RTG záření Fyzika pevných látek

Rentgenová spektrální analýza Elektromagnetické záření s vlnovou délkou 10-2 až 10 nm

Fyzika atomového jádra (FAJ) Petr Veselý Ústav Jaderné fyziky, Česká Akademie Věd www-ucjf.troja.mff.cuni.cz/~vesely/faj/faj.pdf

MAKROSVĚT ~ FYZIKA MAKROSVĚTA (KLASICKÁ) FYZIKA

Relativistická dynamika

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Úvod do spektrálních metod pro analýzu léčiv

FYZIKA MIKROSVĚTA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

Tomáš Grygar: Metody analýza pevných látek L4-difrakce.doc

Historie zapsaná v atomech

Látkové množství. 6, atomů C. Přípravný kurz Chemie 07. n = N. Doporučená literatura. Látkové množství n. Avogadrova konstanta N A

1. Ze zadané hustoty krystalu fluoridu lithného určete vzdálenost d hlavních atomových rovin.

(1 + v ) (5 bodů) Pozor! Je nutné si uvědomit, že v a f mají opačný směr! Síla působí proti pohybu.

Chemické složení vesmíru

Rentgenová difrakce a spektrometrie

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Domácí úlohy ke kolokviu z předmětu Panorama fyziky II Tomáš Krajča, , Jaro 2008

DIFRAKCE ELEKTRONŮ V KRYSTALECH, ZOBRAZENÍ ATOMŮ

Světlo x elmag. záření. základní principy

Princip metody Transport částic Monte Carlo v praxi. Metoda Monte Carlo. pro transport částic. Václav Hanus. Koncepce informatické fyziky, FJFI ČVUT

DUSÍK NITROGENIUM 14,0067 3,1. Doplňte:

Rozměr a složení atomových jader

ATOMOVÁ FYZIKA JADERNÁ FYZIKA

Od kvantové mechaniky k chemii

2. Difrakce elektronů na krystalu

8.STAVBA ATOMU ELEKTRONOVÝ OBAL

INTERAKCE IONTŮ S POVRCHY II.

2. Atomové jádro a jeho stabilita

DUM označení: VY_32_INOVACE_... Jméno autora výukového materiálu: Ing. Jitka Machková Škola: Základní škola a mateřská škola Josefa Kubálka Všenory

České vysoké učení technické v Praze Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. Příloha formuláře C OKRUHY

Atomové jádro, elektronový obal

Difrakce elektronů v krystalech a zobrazení atomů

8.1 Elektronový obal atomu

Spektroskopie subvalenčních elektronů Elektronová mikroanalýza, rentgenfluorescenční spektroskopie

Částicové složení látek atom,molekula, nuklid a izotop

Seznam otázek pro zkoušku z biofyziky oboru lékařství pro školní rok

Praktikum III - Optika

Nebezpečí ionizujícího záření

JADERNÁ FYZIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

Difrakce elektronů v krystalech, zobrazení atomů

Mezony π, mezony K, mezony η, η, bosony 1

Jaroslav Reichl. Střední průmyslová škola sdělovací techniky Panská 3 Praha 1 Jaroslav Reichl, 2017

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Praktikum z pevných látek (F6390)

Radioterapie. X31LET Lékařská technika Jan Havlík Katedra teorie obvodů

F7030 Rentgenový rozptyl na tenkých vrstvách

NMR spektroskopie. Úvod

Orbitalová teorie. 1.KŠPA Beránek Pavel

OPVK CZ.1.07/2.2.00/

Úloha 21: Studium rentgenových spekter

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

LEED (Low-Energy Electron Diffraction difrakce elektronů s nízkou energií)

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

FYZIKA ATOMOVÉHO JÁDRA

4.4.6 Jádro atomu. Předpoklady: Pomůcky:

Úvod do laserové techniky

plochy oddělí. Dále určete vzdálenost d mezi místem jeho dopadu na

Detekce nabitých částic Jak se ztrácí energie průchodem částice hmotou?

6.3.5 Radioaktivita. Předpoklady: Graf závislosti vazebné energie na počtu částic v jádře pro částice z minulé hodiny

Jádro se skládá z kladně nabitých protonů a neutrálních neutronů -> nukleony

Prověřování Standardního modelu

Základní škola a Mateřská škola, Moravský Písek. III. využití ICT-III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Anotace Metodický list

Příklad 3 (25 bodů) Jakou rychlost musí mít difrakčním úhlu 120? -částice, abychom pozorovali difrakční maximum od rovin d hkl = 0,82 Å na

Vlastnosti atomových jader Radioaktivita. Jaderné reakce. Jaderná energetika

Autoři: Pavel Zachař, David Sýkora Ukázky spekter k procvičování na semináři: Tento soubor je pouze prvním ilustrativním seznámením se základními prin

Otázka : před vstupem do reakce se to udělá jak, aby se atom s desítkami elektronů v obalu jich zbavil, tedy abychom my mu elektrony vzali.?

Hamiltonián popisující atom vodíku ve vnějším magnetickém poli:

odpuzují, když je zmáčkneme příliš blízko k sobě. V této světě, stačí k tomu jen trocha fantazie a přemýšlení.

[KVANTOVÁ FYZIKA] K katoda. A anoda. M mřížka

Fyzika atomového jádra

ATOM. atom prvku : jádro protony (p + ) a neutrony (n) obal elektrony (e - ) protonové číslo 8 nukleonové číslo 16 (8 protonů + 8 neutronů v jádře)

Elektronová mikroskopie II

Úloha 1: Vypočtěte hustotu uhlíku (diamant), křemíku, germania a α-sn (šedý cín) z mřížkové konstanty a hmotnosti jednoho atomu.

Úloha č.: I Název: Studium relativistických jaderných interakcí. Identifikace částic a určování typu interakce na snímcích z bublinové komory.

PLANCK EINSTEIN BOHR de BROGLIE

Optické spektroskopie 1 LS 2014/15

Program XPS XRD XRF. Martin Kormunda

E e = hf -W. Kvantové vysvětlení fotoelektrického jevu. Fotoelektrický jev vysvětlil Einstein pomocí Planckovy kvantové

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

Transkript:

Přednáška 12 Neutronová difrakce a rozptyl neutronů

Neutronová difrakce princip je shodný s rentgenovou difrakcí platí Braggova rovnice nλ = 2d sin θ

Rozptyl záření na atomomech u XRD záření interaguje s elektronovým obalem, který není bodový, ale velikostně obdobný vlnové délce Xray u XRD (kolem 1 A) tedy peaky na vyšších Braggovských úhlech jsou mnohem slabší problém pro analýzu (navíc jsou více rozšířeny přístrojem)

Co jsou neutrony díky vlnově částicovému dualizmu kde λ = h/mv mají vlnové vlastnosti takže mohou být použity pro difrakci stejně jako fotony u XRD stejná teorie

Jak získat neutrony z jaderných reakcí rozpadem 235U bombardováním Pb pomocí protonů

Například Helmholtzovo centum Berlín

Například Helmholtzovo centum Berlín

NIST NG-1

Vlastnosti neutronů neurony z jaderné reakcí mají energie 1 MeV to je příliš mnoho pro praktické využití pří výzkumu materiálů neutrony lze zpomalit použijeme vhodný moderátor vodu nebo uhlík horké neutrony zpomalovány při 2000 oc termální neutrony zpomalovány při 40 oc Energie 0.1 0.5 ev, vlnová délka 0.3 1 A Energie 0.01 0.1 ev, vlnová délka 1 4 A studené neutrony zpomalovány při 250 oc Energie pod 0.1 ev, vlnová délka 4 30 A

Vlastnosti neutronů

Neutrony a fotony - srovnání neutrony částicové vlny hmotnost, spin ½, magnetrický dipolový moment interagují s částicemi v atomovém jádru - izotopy intenzita rozptylu nezávisí na úhlu fotony elektromagnetické vlny žádná hmotnost (klidová), spin 1, žádný mag. dipl. moment intenzita rozptylu klesá pro větší úhly

Intenzita rozptylu

Prvky a izotopy Rozptyl jako pro termalizované neutrony není funkcí protonového čísla na rozdíl od fotonů u XRD.

Porovnání XRD s difrakcí neutronů

Porovnání Neutrony nižší absorbce potřeba většího množství vzorku lze rozlišit sousedy a izotopy lze měřit lehké prvky lze vyšetřovat magnetické vlastnosti obtížná dostupnost atomový reaktor nutný Fotony (Xray) vysoká obsorbce menší množství vzorku nelze rozlišit izotopy lehké prvky jen obtížně snadno dostupné

Difrakce na vláknech http://www.dep.anl.gov/nx/lectrnotes.pdf

Magnetické vlastnosti bcc feromagnet bcc antiferomagnet magnetický rozptyl s úhlem klesá intenzita

Určení magnetické struktury Ho2Cu2O5 zpracováno dle tutorialu FullProf od Juan Rodríguez-Carvajal http://www.ill.eu/sites/fullprof/php/tutorials.html http://www.ccp14.ac.uk/tutorial/ ftp://ftp.cea.fr/pub/llb/divers/ Program umí i XRD!

Kroky zpracování difrakčních dat Krok potřebný vstup

Problémy v určení magnetické struktury pomocí práškové difrakce

Více měření za různých podmínek V měření za nízké teploty zvýrazňují vlivy magnetického rozptylu.

Při 5 K

Jak postupovat

Další krok

Jak poznáme ty konstantní? provedeme simulované žíhání to může pomoci. vybrané výsledky máme 34 parametrů

Výsledná struktura Pomocí Rietveldovy metody zlepšíme předpokládanou magnetickou strukturu omezením volných parametrů.

Příklady katalizátory pro methanol

Rozptyl neutronů pod malým úhlem Small-angle neutron scattering (SANS) elastický rozptyl pro studium struktur v oblasti 1 až 1000 nm tato technika je velice podobná rozptylu fotonů pod malým úhlem SAXS nebo GISAX

Použití SANS v biologii zásadní je kontrast mezi vodíkem a deuteriem ve vzorcích lze zaměnit vodík za deuterium s malým dopadem na funkci vzorku značkování místo vody se použije jako rozpouštědlo D2O lze snadno koupit deuterium je to izotop vodíku 2H, v přírodě poměrně rozšířený 150 ppm v mořské vodě a stabilní

Substituce H za D v různých molekulách průměrný rozptyl na běžných molekulách jako funkce obsahu deuteriové vody D má velký rozptylový faktor na rozdíl od H http://iopscience.iop.org/0034-4885/39/10/001/pdf/0034-4885_39_10_001.pdf

http://www.dep.anl.gov/nx/lectrnotes.pdf

http://www.dep.anl.gov/nx/lectrnotes.pdf

http://www.dep.anl.gov/nx/lectrnotes.pdf

Blokové kopolymery Pluronics - triblock copolymers z poly(propylene oxide) a poly(ethylene oxide) bloků. směrové vektory byly v rozsahu 0.004 Å 1 < Q < 0.4 Å 1. http://dx.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2010.10.012,

Blokové kopolymery přehledný obrázek - zjednodušený

Struktury

Další aplikace adsorbpce lipidů a proteinů na povchu pro představu, lze analyzovat například systému typu adsorpce lysozimu na rozhraní voda/vzduch a Si/vzduch

Literatura Malte Behrens, FHI-AC, Powder X-ray and neutron diffraction, Neutron Scattering in Biology: Techniques And Applications, 3-540-29108-3, 2006 http://www.neutron.anl.gov/software.html C. Kittel: Úvod do fyziky pevných látek, Academia, Praha, 1985.