6.5. Нейтронографический структурный анализ

6.5.1. Рассеяние на ядрах

Основное отличие использования дифракции нейтронов для структурного анализа немагнитных материалов по сравнению с рентгеновским методом связано с беспорядочным изменением длины рассеяния по величине и знаку с изменением атомного номера.

Ядра атомов легких элементов, таких, как углерод, кислород и даже водород, рассеивают нейтроны так же сильно, как и ядра

тяжелых атомов, и, следовательно, их можно локализовать одинаково легко, в то время как в случае дифракции рентгеновских лучей их локализация невозможна. В частности, для случая водорода рассеяние рентгеновских лучей происходит на единственном достаточно размытом электроне или даже при если водород частично ионизован. В случае нейтронов рассеяние происходит на ядре, а ядро атома водорода велико и несет отрицательный заряд; отсюда следует успешное использование дифракции нейтронов для определения положения водорода в органических и биологически важных кристаллах.

Из-за отрицательных значений амплитуды ядерного рассеяния положения атомов водорода видны как отрицательные пики на синтезах Фурье. Подобным же образом отрицательные пики появляются и на синтезах Паттерсона и соответствуют векторам между атомами, обладающими положительными и отрицательными значениями

На практике водород не является благоприятным объектом, поскольку он дает значительный фон некогерентного рассеяния Поэтому там, где это возможно, его замещают дейтерием, который обладает большим положительным значением и малым фоном рассеяния.

Недостатком рентгеновского дифракционного анализа является например, трудность в идентификации элементов, близко расположенных в периодической системе, поскольку с увеличением атомного номера значения возрастают плавно. Наоборот, для нейтронов в большом числе важных случаев значения значительно отличаются при переходе от одного атома к следующему, так что их можно легко различить. Например, для переходных элементов