Наука - практике

5 октября в ЛНФ прошел общелабораторный семинар, на котором с докладом "Как и зачем делать нейтронную голографию?" выступил научный советник Института физики твердого тела и оптики Венгерской Академии наук профессор Ласло Чер.

В начале своего доклада он напомнил, что первым голографическое изображение получил в 1948 году венгерский ученый Денеж Габор, освещая объекты ртутными лампами, поскольку лазер к тому моменту еще не был изобретен.

А несколько лет назад профессору Черу пришла в голову мысль использовать для получения голографического изображения в качестве источника "света" нейтроны, обладающие, как известно, не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. А поскольку длина волны тепловых нейтронов соизмерима с расстояниями между атомами в кристаллах, то можно надеяться, что с их помощью удастся наблюдать объекты с атомными размерами. Л.Чер отметил, что голографическое изображение, в отличие от дифракционного, дает не усредненную картину, а реальную локальную структуру. Самым сложным было найти способ создания точечного источника нейтронов, находящегося внутри кристалла. Оказалось, что для этого можно использовать протоны, входящие в состав структуры кристалла, поскольку они рассеивают падающие нейтроны намного эффективнее, чем другие атомы. Детектор регистрирует результат интерференции нейтронных волн, рассеянных на протоне и перерассеянных на соседних атомах. Для получения изображения используется несложная математическая процедура.

Поскольку законы распространения волн обратимы, то можно поменять местами источник нейтронов и детектор, то есть организовать точечный детектор внутри кристалла. Им может стать изотоп, встроенный в кристалл, который поглощает нейтроны и мгновенно испускает гамма-кванты. Интерференция волн модулирует количество поглощенных нейтронов в атоме-детекторе и, соответственно, количество испущенных гамма-квантов.

Для чего это все нужно? Во-первых, для анализа локальных искажений структуры вокруг встроенных атома-детектора или атома-источника, которые возникают из-за различных химических или размерных параметров встроенных атомов и атомов, составляющих основную структуру кристалла. Нейтронная голография позволяет увидеть картину деформации структуры с заметно лучшей точностью, чем другие известные методы анализа локальной структуры. Кроме того, можно надеяться, что нейтронная голография позволит получать информацию о внутренних механических напряжениях в материалах, что является задачей исключительной важности для инженерного материаловедения. В заключение Л.Чер отметил, что он только продемонстрировал потенциальную возможность, а для того, чтобы ее превратить в настоящий исследовательский инструмент, потребуется еще несколько лет работы.

И последнее. Идея Ласло Чера была реализована под его руководством усилиями спонтанно образовавшейся интернациональной группы молодых физиков из России, Франции, Австрии и Венгрии.

Ольга ТАРАНТИНА