4.4.2三轴中子谱仪 测量装置采用三轴中子谱仪。所谓三轴,是指单色器、样品,分析器三者都有各自 的轴可自由转动以实现测量,具体如图36所示。从反应堆出来的慢中子流,经准直器 射到单色器上。单色器是一块单晶,通常为锗、铅或石墨,按布喇格反射产生单色的, 具有固定动量的中子流。这束中子通过准直器落到被研究的样品上,散射后由分析器接 收。分析器也是一块单晶,利用布喇格反射原理来决定散射中子的能量和动量。这样 据入射,散射中子的能量和动量差,就能获得与之作用的声子的频率和波矢,进而测得 单晶单色仪 反应堆 准直器 单晶分析器 (在第二个臂上) (在第一个臂上) 准直器 准直器 第三臂 单晶样品 BF计数器 图3.6三轴中子谱仪 §3.5晶格比热 比热是晶体的重要热学性质之一。由热力学可知,定容比热定义为 dE aT (348) 式中E为晶体的内能。对绝缘体,晶体的内能就是晶格振动能:对金属,则除了晶格振 动能外,还需加上公有化电子的热动能。由于本章只研究晶格振动对比热的贡献,我们 只考虑绝缘体的情况。 对绝缘体,实验发现温度较高时,比热是一个与温度无关的常数:而在低温下,比 热则按P下降。在经典物理学中,系统在温度T处于热平衡时,由于能量均分定律,每 个自由度的平均能量为一knT,k是玻耳兹曼常数。设晶体有N个原子,每个原子应有 6个自由度,则晶体总能量为3NkT。则据式(348),可得 Cr=nKb4.4.2 三轴中子谱仪 测量装置采用三轴中子谱仪。所谓三轴，是指单色器、样品，分析器三者都有各自 的轴可自由转动以实现测量，具体如图 3.6 所示。从反应堆出来的慢中子流，经准直器 射到单色器上。单色器是一块单晶，通常为锗、铅或石墨，按布喇格反射产生单色的， 具有固定动量的中子流。这束中子通过准直器落到被研究的样品上，散射后由分析器接 收。分析器也是一块单晶，利用布喇格反射原理来决定散射中子的能量和动量。这样， 据入射，散射中子的能量和动量差，就能获得与之作用的声子的频率和波矢，进而测得 声子谱。 图 3.6 三轴中子谱仪 §3.5 晶格比热 比热是晶体的重要热学性质之一。由热力学可知，定容比热定义为 V V T E C ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ = （3.48） 式中 E 为晶体的内能。对绝缘体，晶体的内能就是晶格振动能；对金属，则除了晶格振 动能外，还需加上公有化电子的热动能。由于本章只研究晶格振动对比热的贡献，我们 只考虑绝缘体的情况。 对绝缘体，实验发现温度较高时，比热是一个与温度无关的常数；而在低温下，比 热则按T3 下降。在经典物理学中，系统在温度T处于热平衡时，由于能量均分定律，每 个自由度的平均能量为 TkB 2 1 ，kB是玻耳兹曼常数。设晶体有N个原子，每个原子应有 6 个自由度，则晶体总能量为 3Nk B BBT。则据式（3.48），可得 V = 3NkC B （3.49） 13