更好的中子镜可以揭示物质的内在秘密

林雪平大学的研究人员通过在硅板上涂上极薄的铁和硅与碳化硼混合层，开发出了这种改进的镜子。他们的研究发表在《科学进展》杂志上。

林雪平大学薄膜物理部研究员弗雷德里克·埃里克森(FredrikEriksson)表示：“与其增加中子源的功率(这非常昂贵)，不如专注于改进光学器件。”

中子与质子一起形成原子核。根据原子核中中子的数量，元素的性质可能会有所不同。此外，中子还可用于非常详细地分析不同的材料。这种方法称为中子散射。

先进材料科学

此类测量是在称为中子源的特殊中子研究实验室进行的。欧洲散裂源(ESS)就是这样一个实验室，目前正在隆德郊外建造。这是一项20亿欧元的投资。

ESS和其他中子源可以与先进的显微镜进行比较，使科学家能够研究各种材料及其在原子水平上的特性。它们被广泛应用于从研究原子结构、材料动力学和磁性到蛋白质功能的各个领域。

中子从原子核中释放出来需要大量的能量。当中子在中子源中释放时，它们必须被捕获并引导至目标，即要研究的材料。特殊的镜子用于引导和偏振中子。这些被称为中子光学。

偏光光学器件

尽管ESS将拥有世界上最强大的中子源，但实验中可用的中子数量将受到限制。为了增加到达仪器的中子数量，需要改进偏振光学器件。林雪平大学的研究人员现在通过在几个重要方面改进中子光学以提高效率而实现了这一目标。

“我们的镜子具有更好的反射率，这增加了到达目标的中子数量。镜子还可以更好地将中子极化成相同的自旋，这对于极化实验很重要”，物理、化学和生物学系的博士生、发表在《科学进展》上的文章的主要作者AntonZubayer说。

他继续：

“此外，由于不再需要大磁铁，因此镜子可以放置在更靠近样品或其他敏感设备的位置，而不会影响样品本身，这反过来又可以实现新型实验。此外，我们还减少了漫散射，这意味着我们可以减少测量中的背景噪声。”

高反射率

镜子是在硅基板上制造的。通过磁控溅射工艺，可以在基材上涂上选定的元素。该工艺使得可以在其上涂覆多个薄膜，即多层薄膜。在这种情况下，使用铁和硅薄膜，并与富含同位素的碳化硼混合。如果层厚度与中子波长具有相同的数量级，并且层之间的界面非常光滑，则中子可以彼此同相地离开镜子，从而具有高反射率。

FredrikEriksson认为，每个中子都是珍贵的，中子光学效率的每一个微小改进对于改进实验都是有价值的。

“通过增加中子数量并反映更高的中子能量，为物理、化学、生物学和医学等学科的开创性实验和突破性发现提供了机会，”弗雷德里克·埃里克森说。

该研究由瑞典研究委员会、瑞典皇家工程科学院、瑞典皇家科学院、汉斯·韦森基金会、克努特和爱丽丝·瓦伦堡基金会、瑞典战略研究基金会以及瑞典政府战略研究基金资助林雪平大学对新型功能材料AFM的投资。

事实：中子分析利用了中子既表现为波又表现为粒子的能力。这些中子反过来又可以有两种不同的自旋。对于磁学研究来说，能够使用极化中子(即仅具有一种特定自旋的中子)非常重要。

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