Modern analitika neutronokkal

Az előadások a következő témára: "Modern analitika neutronokkal"— Előadás másolata:

1 Modern analitika neutronokkal
Makai Mihály egyetemi tanár, BME NTI, MTA Energiatudományi Kutatóközpont 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

2 Makai: Modern analitika neutronokkal
Vázlat Neutronkutatás hazánkban Neutronok és az anyag A neutronok néhány méréstechnikai alkal-mazása (az aktivációs analízistől a radiográ-fiáig) A Budapesti Kutatóreaktor Műszerközpont A prompt gamma aktivációs analitika 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

3 1, Neutronkutatás hazánkban
5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

4 Makai: Modern analitika neutronokkal
A 10 MW -s Budapesti Kutatóreaktor 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

5 Makai: Modern analitika neutronokkal
Reaktor zóna Tang. channel Cold plug T ~ 20 K λ maximum flux = 4Å Radial channels T ~ 320 K λ max flux = 1.2Å 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

6 Makai: Modern analitika neutronokkal
5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

7 Makai: Modern analitika neutronokkal
2, Anyag és neutron 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

8 Makai: Modern analitika neutronokkal
A röntgensugár és a neutronok alkalmasak az anyag struktúrájának kutatására: De Broglie hullámhosszuk az atomok közötti távolság nagyságrendjébe esik a termikus neutronok energiája összemérhető a minta atomjainak mozgási energiájával. A neutron speciális tulajdonságai az anyagkutatás szempontjából: - Nagy behatolási mélység a mintába, - Megfelelő hullámhossz/energia Érzékeny az izotópokra, van spinje, van mágneses szórás Nagyobb hullámhossz-jobban illeszkedik a nano objektumokhoz Kisebb energia - jobb felbontás a finom kölcsönhatásokhoz 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

9 Az elsztikus szórás geometriája
θ I0 λ Szórt nyaláb sample Beeső nyaláb q - hullámszám változás A szórásban átadott impulzust mérjük 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

10 Makai: Modern analitika neutronokkal
A rugalmas szórás alapösszefüggései Differenciális hatáskeresztmetszet: Teljes hatáskeresztmetszet: 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

11 A hatáskeresztmetszet a szórt hullámok interferenciájának eredménye:
b -- szórási hossz Struktúra faktor: 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

12 Makai: Modern analitika neutronokkal
Milyen a struktúra? Kristályok: az atomok koordinátáit meg lehet adni Folyadék és gáz: Egy atom előfordulásának valószínűsége egy adott helyen adható meg g(r) páreloszlás függvény 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

13 Makai: Modern analitika neutronokkal
Kisszögű szórás Olyan struktúrákban, ahol a szerkezet karakterisztikus mérete sokkal nagyobb, mint az atomok közti távolság, az atomok sűrűségeloszlását mérjük A szórási hossz sűrűsége: Ökölszabály: 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

14 A reaktor stacionárius állapotában
A neutronok Maxwell-Boltzmann spektruma 300K és 30 K moderátorhőmérsékletnél 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

15 Makai: Modern analitika neutronokkal
3, Alkalmazások 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

16 Makai: Modern analitika neutronokkal
Méretskála: neutronokkal a 10-7 m és 10-9 m közötti tartomány vizsgálható Ebbe a méretskálába esnek pl. a kolloidok (vér, tej, sör, bor) 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

17 Makai: Modern analitika neutronokkal
5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

18 Makai: Modern analitika neutronokkal
Modern szerkezetvizsgálatok Tripsin nevű enzim szerkezete Riboszómák szerkezete Sejteket határoló lipidek szerkezete Izommozgás megértése Fehérjék működése 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

19 Makai: Modern analitika neutronokkal
Katalizátorok Pd rács (barna), kerámiahordozón (szürke), a kipufogógázból megköt CO-t, NO-t, CH-t (zöld) 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

20 Makai: Modern analitika neutronokkal
Neutronholográfia 12 Pb atom Cd rácsban 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

21 Makai: Modern analitika neutronokkal
A Ferrari F1 versenyautó dugattyúja Anyaga: AlSi2CuNiMg SANS mérés Az izotróp szögeloszlás hőkezelési hibára utal Mérés 5 kritikus pontban 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

22 Makai: Modern analitika neutronokkal
Neutronholográfia LiF kristályban a F atomok elhelyezkedése térben (a Li nem szór) MTEST reflektométer 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

23 Makai: Modern analitika neutronokkal
Régészeti leletek vizsgálata (Holt-tengeri tekercsek, Seuzo-kincsek, amfórák, Régészeti leletek Neutronokkal lehet röntgenhez hasonló képet készíteni (szuperkritikus víz) 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal

24 Looking inside objects with PGAI-NT
Copper balls Natural Uranium oxide ... within a Pb container Aluminum cylinder Fe screw Prompt gamma spectra Neutron radiography

25 Makai: Modern analitika neutronokkal
Köszönet A BNC csapatnak: Balaskó Mártonnak ,Baranyai Rózsának, Belgya Tamásnak, Bottyán Lászlónak és Rosta Lászlónak a képekért. 5/3/2013 Makai: Modern analitika neutronokkal