磁性中子散射

磁性中子散射（Magnetic neutron scattering）是指中子與物質相互作用的磁性貢獻部分。由於具有微小但非零的磁矩，中子與物質相互作用就包含核散射（nuclear scattering）與磁散射（magnetic scattering）兩部分。通過磁散射強度分析，可以展開材料的磁結構表征等研究。

中子與物質的相互作用

經一個原子系統的中子散射包括兩個基本相互作用：① 較強的相互作用，也稱為核力，導致的核散射； ② 中子磁矩與試樣內部磁場的電磁相互作用，產生的磁散射。試樣內部磁場主要來自於原子外殼的未配對電子。相應地，採用中子作為輻射源束進行材料表征時，原子形狀因子包括核與磁形狀因子兩部分，分別是核與磁散射長度的函式關係。中子散射長度是極短的尺度，在fm量級（1 fm = 10 cm）。

晶體的磁散射

具有不同磁性的晶體與中子發生散射時，磁散射貢獻具有不同的特徵。以中子衍射（相干彈性散射）為例，對鐵磁性晶體，磁性分量貢獻使特定的布拉格衍射峰（與易磁化方向相關）增強；對反鐵性晶體，磁性分量貢獻導致額外的衍射峰（超結構峰）出現。要區分晶體中的核與磁散射，需要通過飽和磁化或在磁有序轉變點上下熱處理的條件下進行散射實驗。

磁散射的測量

目前，已有多種中子散射譜儀可對磁性中子散射進行測量，包括彈性、準彈性以及非彈性散射的測量。比如，中子衍射可從原子層面測量晶體材料的磁性結構，即確定磁矩排列的方向與大小；中子小角散射可從微觀結構層面測量晶體材料內部的磁疇結構，包括其磁疇大小與分布，如已採用中子小角散射研究了Nd-Fe-B基納米複合材料的磁化翻轉過程，得出磁化過程中硬磁相納米顆粒周圍的自旋不均勻特徵長度(約18.5 nm)；中子非彈散射則可測量自旋激發等動力學過程，如已採用中子非彈性散射技術研究反鐵磁與超導共存和競爭問題。