Elastik olmayan nötron saçılması
Nötron saçılması: Clifford G. Shull ve Bertram N. Brockhouse tarafından bulunmuştur. Shull ve Brockhouse bu çalışmalarıyla 1994 yılında Nobel ödülüne layık görülmüşlerdir. Nötron saçılması, nötronların atom çekirdeği ve eşleşmemiş elektronların magnetik alanı ile etkileşiminden kaynaklanır. Genel olarak elastik, elastik olmayan saçılma olarak ikiye ayrılır.
Elastik nötron saçılması:
Elastik saçılmada gönderilen nötron ile yayılan nötron aynı enerjiye sahiptir, enerji kaybı olmamaktadır. Şekil 1 deki saçılım üçgeninden de görüldüğü gibi gelen nötron vektörü ve saçılan nötron vektörü aynı büyüklüktedirler.
Elastik olmayan nötron saçılması:
Elastik olmayan saçılmalarda gönderilen nötronun enerjisinde gösterildiği gibi azalma ya da artma meydana gelmektedir. Nötronun enerji kaybettiği ve enerji kazandığı iki durumda şekil 2 de özetlenmiştir.
Eğer gelen nötron vektörünün büyüklüğü yayılan nötron vektörünün büyüklüğünden fazlaysa, numune ve nötron arasında ki enerji transferi sırasında nötron enerji kaybetmiştir. Benzer şekilde, eğer gelen nötron vektörünün büyüklüğü yayılan nötron vektörünün büyüklüğünden az ise nötron enerji kazanmıştır.
İzotoplar
Her element, hatta izotoplar, özgül nötron saçılma uzunluğuna sahiptir. Bu özellik nötron saçılmasına çok büyük üstünlük sağlamaktadır çünkü hidrojen gibi hafif elementlerin daha ağır elementler varlığında bile görülebilmesini sağlar. Nötron saçılma uzunluğu çekirdek-nötron etkileşimleri tarafından belirlenir ve Şekil 3 de gösterildiği gibi, aynı elementin iki izotopunda bu değer farklılık gösterebilir. İzotopların bu özelliğinden yaralanılarak karmaşık sistemdeki bir molekülün istediğimiz kısımlarını gözlemleyebiliriz.
Zıt işaretli nötron saçılma uzunluğuna sahip oldukları için en çok hidrojen ve onun izotopu döteryum kullanılmaktadır. Bu özellik sayesinde bir moleküldeki hidrojen atomların kesin yeri bilinebilmektedir.
Nötron saçılması ve Raman Spektroskopisi
Nötron saçılması da raman spektroskopisi gibi bir titreşimsel spektroskopi tekniğidir. Fakat başlıca farklılıklar gösterirler:
- Raman spektroskopisinde fotonlar öncelikler elektronlarla etkileşir iken nötron saçılmasında çekirdekle etkileşim vardır, etkileşimin kuvveti çekirdek çeşidine bağlıdır.
- Oda sıcaklığında bir enerjiye sahip nötronların dalga boyu 0.2nm den azdır. Raman spektroskopisinde kullanılan elektromagnetik dalga görünür ya da yakın Ultra Viole bölgesindedir, yani, dalga boyu nötronlarınkinden çok daha fazladır.