1 / 20

2.6 Diffusion des neutrons thermiques

2.6 Diffusion des neutrons thermiques. Interaction avec tous les noyaux Interaction magnétique Énergie ~300 K : dynamique. Le neutron : une particule . Découvert par James Chadwick en 1932 Constituant élémentaire du noyau, avec le proton . Masse : 1,675 10 -27 kg

walt
Download Presentation

2.6 Diffusion des neutrons thermiques

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 2.6 Diffusion des neutrons thermiques • Interaction avec tous les noyaux • Interaction magnétique • Énergie ~300 K : dynamique Le neutron : une particule • Découvert par James Chadwick en 1932 • Constituant élémentaire du noyau, avec le proton Masse : 1,675 10-27 kg Charge : 0 C ( < 2.10-22 e) Spin : ½ Moment magnétique : -1.913 mN Temps de vie : 889,1 s (n=p+e+ng)

  2. Le neutron : une onde Vecteur d’onde : Moment : Énergie : 100 1000 10.000 v(m/s) l[nm]= 0.90466{E[meV]}-1/2 4 0,4 0,04 l(nm) 300 K (kBT) 25.8 meV 6.25 THz 208.5 cm-1 0,05 5 500 E(meV) Froids Thermiques Chauds Petits angles Inélastique phonons Grands Q

  3. 2.6 Sources de neutrons Les réacteurs nucléaires • Les neutrons sont obtenus par la fission de 235U • Ex : neutron lent + 235U  36Ba + 56K + neutrons + b (en moyenne 2.5 n d’1 MeV) • Modérateur ( Eau lourde (300 K); H2 liquide (20 K); Graphite (1400 K) ) Orphée Les sources à spallation • Choc d’un proton de 600 MeV sur une cible de métal lourd (W, Ta, U) • 10-12 neutrons de 2-3 MeV (Modérateur) • Moins de chaleur à extraire (200 kW / 10-100 MW) • Source de neutrons pulsés (50 Hz)

  4. Les piles à neutrons • 1971 Institut Laue-Langevin, ILL (Grenoble), 57 MW • 1944 : Oak Ridge TN, USA, 85 MW • 1974 Laboratoire Léon Brillouin, LLB, Saclay, 14 MW Sources à spallation • 1985 ISIS (Oxford, GB) • Projets : SNS (USA-2006), ESS (?)

  5. Diffusion : Système atome-particule change d’état : Etat initial, ei Etat final, ef Conservation de l’énergie : Conservation de l’impulsion : États du neutron : Ondes planes

  6. Section efficace de diffusion-1 Section efficace différentielle partielle Règle d’or de Fermi :

  7. Section efficace de diffusion Formule générale Conservation de l’énergie Hamiltonien d’interaction Moyenne statistique (temporelle)

  8. Pseudo-potentiel de Fermi Portée de l’interaction forte ~ 10-15 m V(r) varie sur des échelles de 10-15 m e-iq.r sur des échelles de 10-10 m Pseudo-potentiel de Fermi

  9. Longueur de diffusion b ~ 5 fm s=4pb2~ 3 barn sX= Z2 barn • b ne dépend pas de q • Eléments légers • b dépend de l’isotope • b peut être négatif

  10. Formules de Van Hove Fonction de diffusion Pas de corrélations des bn

  11. b incoherent sc si H 1,8 81,2 D 5,6 2 O 4,2 0 V 0,02 5,0 Ni 13,4 5,0

  12. Fonctions de corrélations S(q,w) : Transformée de Fourier de G(r,t) dans l’espace et dans le temps Fonction de corrélation dépendante du temps t r O t=0

  13. Diffraction Terme à « zéro phonon » : diffusion élastique Réflexions de Bragg

  14. Diffusion nucléaire élastique Partie stationnaire Diffusion élastique TF de qui est permanent dans la structure Cristal, amorphe : Distances moyennes entre atomes Liquide : Pas de diffusion élastique q 0

  15. Cas classique des rayons X La diffusion est quasi-élastique, on « intègre » en énergie On peut résoudre en E ID28 ESRF Fonction de corrélation de paire instantanée

  16. Diffusion inélastique Terme « à un phonon » : facteur de Bose-Einstein Le mode de phonon wa(k) donne deux pics de diffusion en : q=Qhkl+k, wa(k) (Stokes) q=Qhkl-k, -wa(k) (Antistokes)

  17. Trois axes Spectromètre 1T1 au LLB

  18. Diffusion inélastique

  19. Exemple : Mode mou Sélénate de potassium K2SeO4 Paraélectrique Incommensurable Ferroélectrique Tc=93 K Ti=129.5 K kc=(1-d)a*/3 kc=a*/3 Branche optique s’amollit à kc à la transition : Mode mou M. Iizumi, J.D. Axe, G. Shirane et K. Shimaoka, Phys. Rev. B15, 4392 (1977).

  20. Exemple II : Mode mou Perovskite ferroélectriques Mode mou : Transverse Optique

More Related