確定晶格振動譜實驗方法課件

§3-6確定晶格振動譜的實驗方法描述晶格振動有兩種方式：格波色散關系曲線(晶格振動譜)；--------ω(q)晶格振動模式密度(頻率分布函數(shù));--------g(ω)(§3-9)確定晶格振動譜的實驗方法：中子非彈性散射；X射線散射；光的散射；§3-6確定晶格振動譜的實驗方法描述晶格振動有兩種方式：1中子非彈性散射實驗原理設想入射中子流動量：能量：出射中子流動量：能量：由于中子僅僅能和原子核之間有強的相互作用，故中子流可以毫無困難地穿過晶體。當中子流穿過晶體時，格波振動可以引起中子的非彈性散射，這種非彈性散射可以看成是吸收或發(fā)射聲子的過程。散射過程要滿足能量守恒和準動量守恒。中子非彈性散射實驗原理設想入射中子流動量：2中子非彈性散射實驗原理能量守恒：準動量守恒：可見：固定入射中子流的動量和能量E，利用實驗手段測定出射中子流的動量和能量E′，就可以計算出格波的和?ω()。典型實驗設備：三軸中子譜儀中子非彈性散射實驗原理能量守恒：準動量守恒：可見3三軸中子譜儀結構示意圖(P117-圖3-15)探測器2θфθ′中子源單色器準直器樣品準直器分析器三軸中子譜儀結構示意圖(P117-圖3-15)探測器2θфθ4三軸中子譜儀的優(yōu)點與局限優(yōu)點：目前這種方法是確定格波的的最有利條件：中子能量：0.02ev~0.04ev(聲子數(shù)量級）;中子德布洛依波長?/mv約2-3×10-8cm（晶格常數(shù)的數(shù)量級）;局限：

有些元素的原子核對中子有很大的俘獲截面，而無法獲得其中子的散射譜，如固態(tài)氦－Ⅲ，氦－Ⅲ的原子核對中子就有很大的俘獲截面，而形成氦－Ⅳ，因而無法獲得它的中子散射譜。三軸中子譜儀的優(yōu)點與局限優(yōu)點：5光散射實驗原理

光也會與格波相互作用，稱為光散射過程，散射過程也滿足能量守恒和準動量守恒。對于一級譜（單聲子過程）有：光散射實驗原理光也會與格波相互作用，稱為光散6光散射實驗原理因此，同中子散射相同，只要固定入射光，而測不同方向的散射光的頻率，就可以得到聲子的頻率和波矢。局限：可見光的范圍內：~105cm-1數(shù)量級；因此要求~105cm-1數(shù)量級，這樣就只有在布里淵區(qū)中心附近很小的區(qū)域內的聲子才能滿足要求，故只能測定長波附近很小一部分的聲子。光散射實驗原理因此，同中子散射相同，只要固定入射光，而測不同7光散射分類分為兩類：(1)光波與聲學波相互作用：稱布里淵散射；(2)光波與光學波相互作用：稱喇曼散射。喇曼散射又分為兩類：斯托克斯散射：ω′散<ω入反斯托克斯散射：ω′散>ω入光散射分類分為兩類：8喇曼散射圖示（P118圖3-16）ω入ω′散斯托克斯散射ω′散<ω入反斯托克斯散射ω′散>ω入ω入ω′散喇曼散射圖示（P118圖3-16）ω入ω′散斯托克斯散射反斯9X射線散射與前面類似，優(yōu)點：測定范圍可遍及整個布里淵區(qū)：（X射線波矢與同數(shù)量級）缺點：X射線能量約為1~10