Detaljeret forståelse af materialers struktur og dynamik på atomart
niveau er en afgørende forudsætning for at forstå deres fysiske
egenskaber, og dermed også for design af nye materialer af
teknologisk interesse. Neutron- og røntgenspredning er
komplementære metoder som finder bred anvendelse indenfor fysik,
kemi, biologi og materialevidenskab. Ved hjælp af en serie af
eksperimentelle teknikker, som vil blive introduceret i løbet af
kurset, tillader neutron- og røntgenspredning bestemmelse af alle
relevante strukturelle parametre for molekyler og krystaller såvel
som amorfe materialer, herunder også magnetisk struktur. Elementære
eksitationer af de relevante gitter og magnetiske frihedsgrader
såsom fononer og spinbølger kan desuden studeres i stor detalje.
Indenfor billeddannelse (imaging) med røntgen og neutroler kan de
strukturellse parametre studeres lokalt i materialet. Kursets
overordnede mål er at give en bred forståelse af moderne røntgen-
og neutronspredning, samt en grundig introduktion til hvordan
teknikkerne anvendes i praksis i studier af materialers struktur og
dynamik.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive metoder til produktion af røntgen- og
neutronstråler.
Diskutere hvordan kerner og elektroner vekselvirker med
neutroner og røntgen-fotoner.
Illustrere principperne bag strukturbestemmelse med røntgen og
neutroner ved hjælp af konkrete eksempler.
Undersøge hvorledes røntgen og neutroner tillader bestemmelse
af gitter- og magnetisk dynamik.
Beregne sprednings- og absorptionstværsnit samt dynamiske
strukturfaktorer kvantitativt.
Identificere principperne bag grundlæggende eksperimentelle
teknikker til studier af struktur og dynamik.
Illustrere hvordan Monte Carlo ray-tracing simulationer kan
anvendes til design og optimering af instrumenter, herunder
optik.
Argumentere for komplementaritet imellem røntgen- og
neutronspredning.
Forklare hvordan studiet af fysiske processer på bestemte
karakteristiske tids- og længdeskalaer dikterer valget af bestemte
instrument-typer ved enten neutron- eller røntgenfaciliteter.
Formulere en ansøgning om måletid ud fra kendskab til nuværende
og kommende neutron- og røntgenfaciliteter og
instrumenter
Kursusindhold:
Kurset indfører den studerende i sammenhængen mellem materialers
struktur og dynamik og de tilhørende spredningsfænomener, som kan
observeres ved internationale neutron- og røntgenfaciliteter. Den
studerende introduceres til nøglebegreber såsom tværsnit,
spredningsfaktorer, absorption, diffraktion, spektroskopi og
fluorescens. Efter succesfuld gennemførelse af kurset vil den
studerende have opnået passende forudsætninger indenfor neutron og
røntgen-forskning til at kunne indgå i forskningssamarbejder i
akademisk eller industriel sammenhæng.
Litteraturhenvisninger:
Phillip Willmott, An Introduction to Synchrotron Radiation,
Techniques and Applications, John Wiley & Sons, Ltd (2011).
Albert Furrer, Joël Mesot, Thierry Strässle, Neutron Scattering in
Condensed Matter Physics, World Scientific (2009)
samt supplerende kopier og noter om neutron- og
røntgenspredning.
