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中子反射谱仪成功实现固-液界面研究

作者: 来源: 访问: 时间:2016-7-22

  飞行时间极化中子反射谱仪(Time-of-flight & Polarized Neutron Reflectometer, TPNR)是我院首批六台中子散射谱仪之一。当初设计时考虑我院任务中主要以固-气试样为主,按照当时的技术成熟度,选择了水平散射几何模式。而该模式只适用于固体薄膜的表面或者界面结构研究,它要求开展试样表面必须能竖直放置。这对于固-液和液-气表/界面研究几乎无能为力。

  近日,反射谱仪小组与中物院八所李波研究员合作,对TPNR谱仪的功能进行了拓展。他们通过对样品架的巧妙改造,成功实现了固-液界面的测量,样品架结构见图2。首次实现了从样品基底入射中子,测量出了固体薄膜表面与液体接触时形成的界面的中子反射率曲线,见图3。从反射曲线的周期振荡清晰可见,表明试样膜层界面已经成功获得。样品是在玻璃基底上采用旋涂法镀上一层氘化聚苯乙烯(DPS),液体为聚乙烯醇(PVA)的水溶液,。主要目的是研究聚苯乙烯吸附聚乙烯醇后利用水对其冲刷清洗的情况,本次实验只是将样品表面浸泡在溶液中,待吸附稳定后一段时间后,在进行中子反射实验测量,初步的拟合结果表明,样品表面吸附了一层溶质,主要体现在界面粗糙度较大,后续将实现液体流动模拟冲刷样品表面时的中子反射实验。本次实验的成功,为TPNR反射谱仪应用拓展了新的应用领域—固-液界面科学打下了基础。

   

  图2 固液界面反射样品架结构原理图

   

  图3  固液表面形成新界面后的中子反射率曲线

  

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文章录入:余泳 责任编辑:余泳
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