การกระเจิงนิวตรอนกับการกระเจิงรังสีเอ็กซ์

เปรียบเทียบการใช้งานการกระเจิงนิวตรอน (Neutron scattering) กับการกระเจิงรังสีเอ็กซ์ (X-ray diffraction : xrd)

เทคนิคการกระเจิงนิวตรอน (Neutron Scattering) เป็นเทคนิคหนึ่ง ที่สามารถนํามาใช้วิเคราะห์ธาตุตัวอย่างได้ กระเจิงของนิวตรอนเกิดได้ทั้งแบบยืดหยุ่น (Elastic Scattering) และแบบไม่ยืดหยุ่น (Inelastic Scattering) ในการศึกษากระเจิงแบบยืดหยุ่นนั้น เราจะศึกษาการเกิดปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน (Diffraction) จากนิวตรอนที่กระเจิงออกมาจากลําของนิวตรอนที่ตกกระทบกับตัวอย่าง การวัดปริมาณของนิวตรอนที่เกิดการเลี้ยวเบนในลักษณะ Angular Distribution หรือ Angle-dispersive โดยเทียบกับมุมตกกระทบเริ่มต้นของลํานิวตรอน ซึ่งเป็นรูปแบบของการเลี้ยวเบน (Diffraction Pattern) ที่สามารถบ่งบอกถึงโครงสร้างของวัสดุภายในได้ แต่ข้อเสียของการวิเคราะห์ธาตุโดยวิธีนี้คือ จะใช้ระยะเวลาค่อนข้างนานในการทดลอง

โดยแหล่งกำเนิดนิวตรอนมาจากปฎิกิริยาฟิชชันของยูเรเนียมภายในเครื่องปฎิกรณ์นิวเคลียร์ นิยมใช้นิวตรอนเพื่อวิเคราะห์หาชนิดและปริมาณของธาตุต่างๆที่มีอยู่ในตัวอย่างแร่  เช่น แร่ดีบุก แร่พลวง แร่ยูเรเนียม เพื่อการค้นหาแหล่งแร่ การวิเคราะห์ตัวอย่างอาหารที่บริโภค เช่น ข้าว ผัก ผลไม้  เพื่อการหาธาตุที่เป็นมลพิษที่มีอยู่ในตัวอย่างการวิเคราะห์อวัยวะต่างๆของมนุษย์ เช่น  เล็บ เส้นผม เลือด และปัสสาวะ เพื่อใช้ในการศึกษาสมุฏฐานของโรค

การกระเจิงของนิวตรอนที่เกิดแบบยืดหยุ่น (Elastic Scattering)

การกระเจิงของนิวตรอนที่เกิดแบบไม่ยืดหยุ่น (Inelastic Scattering)

สำหรับเทคนิคการกระเจิงรังสีเอ็กซ์นั้น อาศัยหลักการของ Bragg ที่ว่าเมื่อรังสีเอ็กซ์พลังงานเดี่ยวตกกระทบผลึกหรือโครงสร้างที่มีการจัดเรียงตัวเป็นระนาบของอะตอมอย่างมีระเบียบ จะเกิดการสะท้อนบนระนาบของผลึก และเมื่อผลต่างของระยะทางเดินของรังสีเอ็กซ์มีค่าเท่ากับจำนวนเท่า(n) ของความยาวคลื่นของรังสีเอ็กซ์ (λ) จะทำให้เกิดรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสี ซึ่งรูปแบบดังกล่าวเรียกว่า Diffraction pattern ดังนั้นเมื่อเราทราบความยาวคลื่น และวัดมุมที่เกิดการเลี้ยวเบน (θ) เราก็สามารถคำนวณหาค่าระยะระหว่างระนาบของผลึกได้ (d)

โดยแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์จะมาจาก X-ray Tube ที่มีขั้วแอโนดเป็น Cu นิยมใช้เทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ เพื่อหาโครงสร้างของอะตอม หรือโมเลกุลในธาตุ หรือสารประกอบที่มีการเรียงตัวเป็นระเบียบซ้ำๆ กัน เช่น เพชร โซเดียมคลอไรด์ รวมทั้งชีวโมเลกุลที่มีโครงสร้างซับซ้อน เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก เป็นต้น

เอกสารอ้างอิง

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s