4.7 Elastische Neutronenstreuung

Mit Hilfe von Neutronenstreuexperimenten kann sowohl die kristallographische als auch die magnetische Struktur von Proben bestimmt werden. Wie die Röntgenquanten werden Neutronen an den Atomen des Kristallgitters elastisch gestreut. Hier kommt es ebenfalls bei Erfüllung der Bragg-Bedingung zu konstruktiver Interferenz. Der Vorteil gegenüber der Röntgendiffraktometrie besteht darin, daß das gesamte Probenvolumen und nicht nur die Oberfläche an der Streuung beteiligt ist, so daß bei der Charakterisierung von Einkristallen auch Defekte und Einschlüsse innerhalb des Kristalls erkannt werden können.

Darüberhinaus wechselwirken die Neutronen mit den magnetischen Momenten der Atome, die von der Elektronenhülle getragen werden. In einer magnetischen Substanz sind die magnetischen Momente gitterperiodisch angeordnet, und man erhält bei Erfüllung der Bragg-Bedingung wieder konstruktive Interferenz für die einzelnen Netzebenen.

Ist die magnetische Einheitszelle verschieden von der des Kristallgitters, so treten zusätzlich zu den Strukturreflexen rein magnetische Reflexe auf. Diese können voneinander unterschieden werden, indem man zwei Diffraktogramme, von denen eines oberhalb und eines unterhalb des magnetischen Phasenübergangs aufgenommen wird, vergleicht. Oberhalb des Phasenübergangs existiert keine magnetische Struktur, und es sind daher keine rein magnetischen Reflexe sichtbar.

Man gibt die Periodizität der magnetischen Struktur durch einen Propagationsvektor q in Einheiten der Grundvektoren des reziproken Gitters an. Die Elementarzelle einer antiferromagnetischen Struktur muß kein ganzzahliges Vielfaches der kristallographischen Elementarzelle sein. Eine solche Struktur bezeichnet man als inkommensurabel.

Kapitel 4.6