neutronenstralingsmethoden

Neutronenstrahlungsmethoden umfassen eine Gruppe von Verfahren der Material- und Strukturuntersuchung, bei denen Neutronen als Untersuchungsstrahlung verwendet werden. Neutronen interagieren mit Atomkernen und magnetischen Momenten, wodurch sich sowohl elastische als auch inelastische Streuung sowie Absorption ergeben. Im Vergleich zu anderen Strahlungsarten bieten Neutronen eine große Durchdringung von Materialien und einen besonderen Kontrast bei leichten Elementen wie Wasserstoff. Dadurch ermöglichen sie Untersuchungen an realen Proben, in der Werkstoffforschung, Energiespeichern und Biologie, oft ohne Probenzerstörung.

Zu den wichtigsten neutronenstrahlungsmethoden gehören die Kristallstrukturanalyse durch Neutronenbeugung, die Informationen über Gitterparameter, Raumgruppe und magnetische Ordnung liefert. Die elastische Streuung schließt auch Small-Angle-Neutron Scattering (SANS) ein, das Strukturen im Nanometer- bis Mikrometerbereich sichtbar macht. Inelastische Neutronenstreuung liefert Einblicke in Phononen und magnetische Anregungen, während Polarisationstechniken genutzt werden, um magnetische Effekte besser zu trennen.

Neutronenradiographie und -tomographie ermöglichen bildgebende Untersuchungen durch Neutronen, besonders nützlich bei wasserstoffreichen Proben. Die Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) nutzt Neutronenbestrahlung, um Elemente qualitativ und quantitativ zu bestimmen. Neutronenreflektometrie dient der Charakterisierung von Grenzflächen und dünnen Filmen durch Bestimmung der Streulängdichteprofile senkrecht zur Oberfläche.

Typische Anwendungen finden sich in der Materialwissenschaft, Energiespeichern, Geologie, Archäologie und Lebenswissenschaften. Neutronenquellen stammen aus Kernreaktoren oder Spallationsanlagen; Experimente erfordern umfangreiche Schutzmaßnahmen. Die Technik ist kostenintensiv und der Zugang zu Neutronenquellen ist begrenzt, bietet jedoch einzigartige Einblicke in Wasserstoffgehalte, magnetische Strukturen und tiefe Materialeigenschaften.