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中子應用技術

中子技術與同步輻射技術具有互補性,所以通常只要談到同步光源,常常也會想到中子。中子與同步光源可以量測得到的訊息大致類似,目前大部分集中在繞射散射分析。雖然中子與同步輻射所能得到的資訊,有很多相同的地方,不過,中子因為其特殊性質,所以在生物及磁性樣品的量測上,可以補同步光源之不足。詳細資訊可以參考中子設施網站


甚麼是中子?

中子是構成原子核的粒子之一,為不帶電的中性粒子。由於與材料作用的地方為原子核,所以對材料的穿透力強,且與各元素的散射截面,不同於同步光源。同步光源與材料作用得散射截面隨著元素序呈線性變化,不過中子則是呈現不規則變化。所以中子對於輕元素、鄰近元素或是同位素的鑑別力,就比同步光源高。且中子帶有磁矩,所以這也是為什麼中子在磁性材料的量測上,可以補同步光源之不足。


工業界常見之中子應用

由於台灣與澳洲ANSTO有合作關係,政府亦在該地投資興建一條中子束,以下便以澳洲中子束為範本介紹工業界常用之中子技術。


中子分析技術 說明 代表光束線
粉末繞射 特別適合輕元素、鄰近元素或是同位素分析 EchidnaWombat
勞厄繞射 特別適合輕元素、鄰近元素或是同位素分析 Koala
應力分析 深層介面或材料之應力分析 Kowari
輕元素擴散係數 特別在鋰電池鋰離子移動或是儲氫材料之輕元素分布及擴散分析 Pelican
中子反射率 各類薄膜之分析,特別是生物及磁性薄膜 Platypus
中子小角度散射 量測粒子之粒徑、形狀,特別是生物及磁性樣品 Quokka
台灣中子束 量測晶格振動能,亦即聲子 (phonon) 及磁子 (magnon) Sika