6.5.2. Магнитное рассеяние

Для магнитных материалов нужно различать две амплитуды атомного рассеяния для нейтронов — амплитуду ядерного рассеяния не зависящую от угла рассеяния, и амплитуду магнитного рассеяния которая зависит от распределения неспаренных электронных спинов и дается выражением

где — магнитный момент нейтрона, фактор магнитного расщепления, спин-орбитальное квантовое число,

форм-фактор, который дается фурье-преобразованием распределения электронов, обладающих неспаренными спинами.

Поскольку спиновое рассеяние включает в себя взаимодействие векторных величин, следует также определить вектор магнитного взаимодействия который дается выражением

где единичный вектор, перпендикулярный плоскости дифракции, единичный вектор в направлении магнитного момента. Тогда когда параллелен вектору когда перпендикулярен ему.

При упорядоченном расположении спинов в решетке ядерное и магнитное рассеяния дают независимые вклады в дифракционные интенсивности при условии, что пучок нейтронов неполяризован [10], так что

где

Здесь учтен фактор Дебая-Валлера, связанный с тепловыми колебаниями атомов в кристалле (гл. 7 и 12).

Для ферромагнитных материалов, у которых все спины направлены параллельно,

где угол между векторами

Для простото случая антиферромагнетиков, когда спины различных подрешеток структуры выстраиваются антипараллельно, для некоторых атомных пар получаем так что Тогда выражение (6.37) можно переписать так:

где знаки плюс и минус относятся к парам атомов с параллельными и антипараллельными спинами.