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[科普中国]-非弹性散射

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概念

在散射过程中,若参于散射的两粒子内部能量与结构不发生变化,则称这种散射为弹性散射。在弹性散射过程中,系统能服从能量守恒定律和动量守恒定律。反之,只要有一个参与散射的粒子发生内部结构或能量的变化(如激发),就称这种散射为非弹性散射。1

基本原理如果碰撞过程中除了有动能交换外,粒子的数目、类型和内部状态有所改变或转化为其他粒子,则称为非弹性散射或非弹性碰撞。

为了弄清光子和中子之间差异的原因,现在我们来研究波长为的中子,其能量为

因为在热平衡下,占优势的热激发具有能量,所以从固体的非弹性散射中,我们可预料到相当大的能量改变。不仅如此,在室温慢化的反应堆中子之后,将有很多这种波长的中子。另一方面,对同一波长的光子,能量为

所以,为了分辨固体的能量改变特征,将需要比射线所能得到的更高的分辨能力。

根据上面所叙述的,我们可能认为,中子在多方面都胜过射线。然而,现在使用的中子强度比较小,由慢中子堆可得到总的热中子流仅仅为——,并且它由于窄能带的选择而剧烈地减小。实际上,在中子散射实验中,往往为了强度而牺牲些准直性和能量分辨力。由于这个缘故,进行精密结构测定,最好还是使用射线。2