台湾中子散射实验设施简介-台湾中子科学学会.PDF

物理專文 台灣中子散射實驗設施簡介 文/李文献、吳浚銘 主控權屬於台灣的中子散射實驗設施即將在澳洲雪梨近郊開始運 作，該設施的建立提供國內研究族群ㄧ種新型實驗偵測工具，來發掘新 一層的樣本資訊。本文就中子散射的基本概念與特性、澳洲的中子源及 中子散射實驗設施、與國內研究族群較常使用的 5 種中子散射儀之基本 功能特點及應用領域作簡單介紹。 一、中子散射特性 子入射到樣品材料時得以避開電子的干擾，而直接偵 1990 年代之前，中子散射應用僅在少數研究族群 測到原子核。在判定晶體結構時，有較高的原子定位 間交流，隨著核能技術解秘與敏感度降低，中子散射 解析能力；在分析結構成份時，得以在重元素間區別 應用也逐漸公開。美國國家標準與技術研究院 出輕元素的存在；在定位氫原子時，得以採用對比調 （National Institute of Standards and Technology ， 配(contrast variation)技術來簡化複雜度。中子具磁偶 NIST ）的中子研究中心用戶就從 1990 年的 500 人次， 矩的特性，讓中子感測到材料裡未成對電子自旋的週 增加到 2006 年的 2100 人次。先前中子散射技術也較 期排列形態，真接判定磁結構，探討磁相變。用於中 集中在物理、化學與材料科學等研究族群間交流應 子散射的所謂熱中子，其能量僅在 meV 的範圍，對 用。隨著小角度中子散射（small angle neutron 樣品沒有破壞性，但卻又適合激發樣品的激發子 scattering ）與中子反射(neutron reflection)技術的開 (excitation)來瞭解各種能階組態，探討色散(dispersion) 效應。 發，推展中子散射實驗技術到生化分子研究領域，加 上中子散射實驗數據分析軟體之逐漸完善，推展中子 散射實驗技術的應用，更蓬勃發展。縱使在非核與反 二、中子散射實驗儀器 核的大環境聲浪中，近幾年來中子散射相關研究設施 台灣原本有一個在核能研究所興建一個中子散 則在各處紛紛擴建，新一代散射儀的設計也紛紛出 射實驗設施的計劃，該計劃取消後，學術界開始尋找 籠，而能提高中子束通量百倍之多，更吸引眾多研究 在國外獲取握有主控權的中子散射實驗設施的機 族群的興趣。 會。多年評估與聫繫後，透過台灣與澳洲雙方互設的 中子散射的特性在於中子不帶電、質量高、具磁 代 表 處 於 2005 年 簽 訂 具 國 際 法 律 效 力 的 偶矩、與能量低。中子不帶電且質量高的特性，讓中 “Arrangement” 合約。由國科會提供經費，在澳洲原子 核科學與技術組織（Australian Nuclear Science and 李文献、吳浚銘 Technology Organisation ，ANSTO ，位於雪梨西南近 國立中央大學物理系中子束應用研究中心 郊）興建一部冷中子三軸散射儀，取名 SIK