Neutron diffraction; A Primer

中性子回折入門

Dronskowski, R.*; Brckel, T.*; Kohlmann, H.*; Avdeev, M.*; Houben, A.*; Meven, M.*; Hofmann, M.*; 神山 崇*; Zobel, M.*; Schweika, W.*; Hermann, R. P.*; 佐野 亜沙美   

Dronskowski, R.*; Brckel, T.*; Kohlmann, H.*; Avdeev, M.*; Houben, A.*; Meven, M.*; Hofmann, M.*; Kamiyama, Takashi*; Zobel, M.*; Schweika, W.*; Hermann, R. P.*; Sano, Asami

中性子回折は結晶線や関連物質の構造を決定するための最も強力な技術のひとつと考えられる。中性子は核分裂、核破砕、低エネルギー核反応から放出され、粉末回折法、飛行時間法、単結晶法、その他、結晶や磁性体の構造を明らかにするのに最適な技術として利用することができる。高い中性子束と十分な輝度を利用した中性子回折では、散漫散乱にも活用でき、オペランド実験や、新物質の高圧実験にも適している。また中性子の同位体を区別、磁性を決定できるという利点は、例えばエネルギー変換・貯蔵材料、磁性体、タンパク質構造における軽元素の構造とダイナミクスに関する重要な科学的疑問に答える上でも極めて重要である。この論文では、中性子回折の現状を要約するとともに、最近の進歩や新しいアイデア、例えば新しい装置の設計、そしてそこから派生するものについてもレビューする。

Because of the neutron's special properties, neutron diffraction may be considered one of the most powerful techniques for structure determination of crystalline and related matter. Neutrons can be released from nuclear fission, from spallation processes, and also from low-energy nuclear reactions, and they can then be used in powder, time-of-flight, texture, single crystal, and other techniques, all of which are perfectly suited to clarify crystal and magnetic structures. With high neutron flux and sufficient brilliance, neutron diffraction also excels for diffuse scattering, for in situ and operando studies as well as for high-pressure experiments of today's materials. In this primer, we summarize the current state of neutron diffraction (and how it came to be), but also look at recent advances and new ideas, e.g., the design of new instruments, and what follows from that.