3.4確定晶格振動(dòng)譜的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法

1、3.4 晶格振動(dòng)譜的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法實(shí)驗(yàn)方法主要有中子的非彈性散射、實(shí)驗(yàn)方法主要有中子的非彈性散射、X射線和光的散射。射線和光的散射。3.4.1 中子的非彈性散射1.原理散射過(guò)程滿足能量守恒和準(zhǔn)動(dòng)量守恒。中子與晶體中聲中子與晶體中聲子的相互作用子的相互作用中子與晶體中子與晶體的相互作用的相互作用中子吸收或發(fā)射聲子中子吸收或發(fā)射聲子非彈性散射非彈性散射 晶格振動(dòng)的頻率晶格振動(dòng)的頻率 與波矢與波矢 之間的關(guān)系之間的關(guān)系 稱為格波的稱為格波的色色散關(guān)系散關(guān)系，也稱為，也稱為晶格振動(dòng)譜晶格振動(dòng)譜。q)(q 入射中子流：入射中子流：從晶體中出射的中子流：從晶體中出射的中子流：)q(MPMPnn 2222hK

2、qPP 為中子質(zhì)量為中子質(zhì)量由能量守恒和準(zhǔn)動(dòng)量守恒得：由能量守恒和準(zhǔn)動(dòng)量守恒得：動(dòng)量為動(dòng)量為p能量為能量為nMPE22 p nMPE22 動(dòng)量為動(dòng)量為能量為能量為“+”“+”表示吸收一個(gè)聲子表示吸收一個(gè)聲子“-”“-”表示發(fā)射一個(gè)聲子表示發(fā)射一個(gè)聲子hkkKhkkK不發(fā)射和吸收聲子時(shí)不發(fā)射和吸收聲子時(shí)測(cè)出不同散射方向上的動(dòng)量測(cè)出不同散射方向上的動(dòng)量 ， nMPE22 p )(q pnMPE22 固定入射中子流的動(dòng)量固定入射中子流的動(dòng)量 ， ； 中子源中子源單色器單色器準(zhǔn)準(zhǔn)直直器器準(zhǔn)直器準(zhǔn)直器樣品樣品分析器分析器探測(cè)器探測(cè)器2 2 中子譜儀結(jié)構(gòu)示意圖中子譜儀結(jié)構(gòu)示意圖反應(yīng)堆中產(chǎn)生反應(yīng)堆中產(chǎn)生的慢

3、中子流的慢中子流布拉格反射產(chǎn)生單色布拉格反射產(chǎn)生單色的動(dòng)量為的動(dòng)量為P的中子的中子布拉格反射產(chǎn)生單色布拉格反射產(chǎn)生單色的動(dòng)量為的動(dòng)量為P的中子的中子2.儀器3.4.2 光的散射和X-射線散射kkq 1.光的散射散射過(guò)程滿足能量守恒和準(zhǔn)動(dòng)量守恒。光子與晶體中聲光子與晶體中聲子的相互作用子的相互作用光子與晶體光子與晶體的相互作用的相互作用光子吸收或發(fā)射聲子光子吸收或發(fā)射聲子非彈性散射非彈性散射“+”“+”表示吸收一個(gè)聲子表示吸收一個(gè)聲子“-”“-”表示發(fā)射一個(gè)聲子表示發(fā)射一個(gè)聲子和和 代表入射光的波矢和能量，代表入射光的波矢和能量，k和和 代表出射光的波矢和能量。代表出射光的波矢和能量。k kkq

4、 可見(jiàn)光范圍，波矢為可見(jiàn)光范圍，波矢為10105 5cmcm-1-1的量級(jí)，故相互作用的聲子的的量級(jí)，故相互作用的聲子的波矢也在波矢也在10105 5cmcm-1-1的量級(jí)，只是布里淵區(qū)中心附近很小一部分區(qū)的量級(jí)，只是布里淵區(qū)中心附近很小一部分區(qū)域內(nèi)的聲子，即長(zhǎng)波聲子域內(nèi)的聲子，即長(zhǎng)波聲子。(1)(1)布里淵散射：光子與長(zhǎng)聲學(xué)波聲子的相互作用；布里淵散射：光子與長(zhǎng)聲學(xué)波聲子的相互作用；(2)(2)拉曼散射：光子與光學(xué)波聲子的相互作用；拉曼散射：光子與光學(xué)波聲子的相互作用；2.X-射線散射X光光子能量光光子能量-10104 4eVeV聲子聲子能量能量-1010-2-2eVeV能量變化很少，不易測(cè)量。能量變化很少，不易測(cè)量。(3)(3)斯托克斯散射：散射頻率低于入射頻率的散射；斯托克斯散射