Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
В Р. результаты измерения представляются в виде j коэф. отражения R(kz) (рис. 3), связанного с интенсив- і Г
Рие. 3. Экспериментальная зависимость коэффициента отражения R(Xz) (X? = 2л/А'*) от поверхностей одного и того же образца стекла (пластина), получаемого разливом на жидком олове; 1,2 — коэффициенты отражения от поверхностей, граничащих с оловом и воздухом соответственно. На вставках: пространственная зависимость потенциалов U(z), обеспечивающих подгонку кривых Н(Хг). Заштрихованы области шероховатости.
ностями падающего Z0(Ar2) и зеркально отражённого 1(кг) пучков соотношением
-R(kt)=I(kt)II0(kz).
5
Рис. 2. Схема поляризационного нейтронного рефлектометр»: 1 — поляризатор полихроматических тепловых нейтронов; 2 — диафрагмы; 3 — постоянные магниты для адиабатической проводки спина нейтрона; 4 — спин-флиппер, обеспечивающий пря включении реверс вектора поляризации P относительно ведущего магнитного поля; 5 — система колец Гельмгольца, задающая направление вектора S относительно плоскости образца; в — образец; 7 — детектор, регистрирующий зеркально отражённый пучок.
) Здесь kz — нормальная к границе раздела компонента волнового вектора падающего нейтрона к (кг — = ArsinO). Теоретич. интерпретация ф-ции R(U1) основывается на решении стационарной квантовомеха-яич. задачи об отражении скалярной плоской нейтронной волны exp(i/rzz) от границы одномерного потенциала
U (2)=4я(Й2/2т)/У(г)Ь(г)
[J/(oo) ~ IO-7 эВ — типичное значение; N(z), b(z) — локальные (средние по плоскости ху) плотности рассеивающих ядер и нх нейтронных длин рассеяния]. Т. о., форма потенциала U(z) определяется пространственными (вдоль z) особенностями плотности и состава среды на микроскопич. уровне.
Причины, приводящие к размытию потенциала U(z) в приграничных областях (~100 А), в основном следующие: на поверхности — микрошероховатость, отличие поверхностной плотности от объёмной, примеси; на внутр. межслойных границах, кроме перечисленных,— взаимная диффузия.
Теоретич. значение R(kz) получают методами численного решения стационарного Шрёдингера уравнения с модельным потенциалом U(г). Для модели полубес-конечнон среды (массивная пластина) в области Д(кг) «1 [kzy> къ = (U (оо)! (К2 !2т)1 Iі], где применимо борновское приближение, задача имеет аналитическое решение:
Д(*») = Др(*г)|$ ^ ехР («М^|*.
где R0(Icz) — коэф. отражения от потенциала с абсолютно резкой границей:
а кг — кг[\ — U(оо)‘2т!(TiiUl)Y— компонента волнового вектора нейтрона в среде; т — масса нейтрона.
Если распределение градиента потенциала является гауссовым (CM. Гаусса распределение):
[/(»)
(Ш(2)
dz
—(1/2яо)ехр(—za/2o8)
<•)
^случай шероховатой границы), то при всех kz ^ /къ коэф. R(kz) с хорошим приближением описывается ф-лой
R(Iez) = R0(kz) ехр 4AzAzo2j.
Нижние значения параметра шероховатости о, извлекаемые из эксперим. значений R(kz), лежат в области неск. ангстрем. При отражении нейтронов от тонких (~1000 Ч- 3000 Л) плёнок, имеющих потенциал, отличный от потенциала подложки, зависимость R от Iez приобретает осциллирующий характер (рис. 4)
Рнс. 4. Экспериментально полученная зависимость коэффициента отражения R(X2) от поверхности тонкой золотой плёнки, полученной термическим напылением на поверхность стекла. На вставке: форма потенциала C7(z), обеспечивающего подгонку кривой Щ\г).
1000 Л,А
вследствие интерференции волн, отражённых от поверхности и от границы с подложкой. В результате средняя но площади толщина плёнки в несн, тысяч А определяется с точностью в неси. А.
Ферромагн. среды обладают способностью поляризовать тепловые нейтроны, зеркально отражённые от их поверхности. Это объясняется тем, что потенциал Uk= — 4л|шпМ взаимодействия магн. момента нейтрона JUin с вектором локальной намагниченности образца M имеет, как правило, значения, сравнимые с нейтронно-оптическим ядерным потенциалом U. Количественной мерой процесса поляризации пучка при зеркальном отражении служит вектор поляризующей способности среды Q(kz), к-рый задаёт величину и направление поляризации, возникающей в отражённом пучке. Между вектором Q(Az) и вектором М3(г) [проекция вектора M(z) на плоскость ху\ имеется взаимно однозначное соответствие, на основе к-рого из Q(K) устанавливают распределение Ma(z). Это позволяет применять поляризац. Р. в качестве метода изучения структуры намагниченности тонких ферромагн. плё-нон с неколлинеарным по глубине осн. состоянием либо возникающим из коллинеарного под действием внеш. магн. поля. Эта возможность — уникальное свойство нейтронной поляризац. Р., поскольку др. методы исследования (электронная микроскопия и методы на основе Керра эффекта) не позволяют для таких структур получать полной информации.
В поляризац, Р, последовательно намеряют интенсивности отражённых пучков: положительно поляризованного I+(kz) (спин-флиппер выключен) и отрицательно поляризованного /-.(Az) (спин-флиппер включён). Знак поляризации пучка задаётся относительно вектора H ведущего магн. поля установки. Направление H в месте расположения образца определяет пространственное. направление вектора P поляризации падающего пучка. Величины /+(Az) и /-(Jfcz) связаны со скалярным произведением векторов P и Q(kz) соотношением
