PDF - JuSER - Forschungszentrum Jülich

Literaturübersicht
Neutronenquelle
Richtung der
gesteuerten Neutronen
k f
Probe
q
k i
2Θ
Primärstrahl
Detektor
q = k f − k i thermischer
Neutronen
Abbildung 2.21: Beschreibung des Messprinzips von KWNS. Der Streuvektor q ist definiert
als die Differenz zwischen dem Wellenzahlvektor der gestreuten Welle k f
(in Richtung des gestreuten Neutrons) und dem Wellenzahlvektor der
einfallenden Welle k i (in Richtung des Primährestrahls der Neutronen)
[2.6.13, 2.6.14]
Die NKWS ist eine zerstörungsfreie Methode, welche Aussagen zu Strukturen im
Größenbereich von wenigen Nanometern bis hin zu einigen Mikrometern liefert. Diese
Methode benötigt keine speziellen Probenpräparationsprozeduren, welche die zu
untersuchenden Mikrostrukturbestandteile signifikant beeinflussen und ist unabhängig von
der Qualität von Bruchflächen und lokalen Schwankungen [2.6.15]. Eine Wiederholung der
Messung an ein und derselben Probe ist demzufolge möglich. Ein weiterer Vorteil bei der
Nutzung von thermischen Neutronen ist, dass diese von den meisten Materialien im Vergleich
zu elektromagnetischer Strahlung im durchstrahlten Probenvolumen gering absorbiert werden.
Dieses führt dazu, dass Untersuchungen mittels thermischer Neutronen grundsätzlich über das
Probenvolumen (viel größeres Volumen im Vergleich zur TEM-Folie) gemittelte Aussagen
erbringen, allerdings kein Abbild der Struktur erzeugen.
Mit der NKWS wird die elastische Streuung in einem Winkelbereich um den transmittierten
Strahl untersucht. Die gestreute Intensität in Abhängigkeit vom Streuvektor q wird
beschrieben durch den makroskopischen Wirkungsquerschnitt.
I
mit
d
() ∑ q = () q ⋅ d ⋅C
dΩ
dΩ
(2.6.1)
d ∑ als makroskopischen Wirkungsquerschnitt, d als Probendicke und C als
Materialkonstante.
Für die einfache Auswertung der NKWS-Spektren wird von einem Modell verdünnte
Teilchen ausgegangen. In diesem Modell werden kugelförmige nicht untereinander
wechselwirkende Teilchen in einer homogenen Matrix angenommen. Zwischen den
ausgeschiedenen Teilchen und der Matrix besteht ein Streulängenkontrast [2.6.16].
Der Formfaktor für kugelförmige Teilchen ist dann:
F
( q)
( qR) − qRcos( qR)
( qR) 3
sin
= 3
(2.6.2)
32