准弹性中子散射(QENS)是一种用于测量固体材料(如塑料、陶瓷、凝胶等)的动态过程的技术。在QENS中,我们通过非相干散射获得关于样品中原子运动的信息(例如扩散)。这与衍射形成对比,在衍射中,我们通过(弹性)相干散射获得关于样品的原子(静态)结构的信息。
准弹性是指物质内部的散射事件,在这种散射事件中,中子的能量通过向样品传递(或接收)能量而发生轻微的变化。如果中子的能量变化较大,这个过程称为非弹性散射。有时中子会从样本中原子的集体运动(与随机运动相反)中散射出来。这种散射称为相干非弹性散射,但我们在这里不详细讨论。
我们在QENS实验中观察到的中子能量损失(负能量转移)是由于中子推动样品中的原子开始运动并获得动量,但同时中子失去动量从而失去能量。另一方面,中子也可以获得动量,如果被样品中的原子推动,我们认为这是一个正能量转移(中子能量获得)。这意味着我们可以通过观察中子能量的变化来测量样本中原子或分子的运动。
为了找到中子的能量变化,在样品散射期间,我们当然需要知道中子的能量,在样品散射之前和之后。你可以了解更多关于如何使用单色器来实现这一点,分析器和直升机通过这些链接。
在本QENS实验中,通过分析仪将样品选择为一个固定的能量后,中子的能量。中子束的能量范围在样品被切割系统选择之前。这些中子中的一些将被样品准弹性地散射,从而具有或获得正确的能量,从而通过分析器并最终到达探测器。
该斩波系统也被用来设置仪器的能量分辨率,这是需要为每个特定的实验。一般来说,你需要良好的能量分辨率来观察样品中的缓慢运动,而你可以有一个相对较差的能量分辨率,但仍然可以观察样品中原子的快速运动