Principe : La diffractométrie de neutrons est une technique d’analyse basée sur la diffraction des neutrons sur la matière. Elle est complémentaire à la diffractométrie de rayons X. L’appareil de mesure utilisé s’appelle un diffractomètre. Les données collectées forment le diagramme de diffraction ou diffractogramme. La diffraction n’ayant lieu que sur la matière cristalline, on parle aussi de radiocristallographie. Pour les matériaux non-cristallins, on parle de diffusion. La diffraction fait partie des méthodes de diffusion élastique.
Les neutrons sont des particules qui sont liées dans les noyaux de presque tous les atomes. La diffraction de neutrons nécessite l’utilisation de neutrons libres, qui ne sont normalement pas présents dans la nature à cause de leur courte durée de vie moyenne d’environ quinze minutes. Les neutrons peuvent être produits dans deux types de source :
- réacteur, où les neutrons sont produits de façon continue par fission nucléaire de noyaux atomiques lourds (par exemple, 235U ou 239Pu);
- source à spallation, où les neutrons sont produits lors de bombardements d’une cible (plomb liquide par exemple) par des protons hautement énergétiques issus d’un accélérateur de particule.
Les neutrons obtenus sont ralentis dans de l’eau lourde afin d’atteindre une longueur d’onde de l’ordre de 10−10 m, ce qui est du même ordre de grandeur que les distances interatomiques dans les matériaux solides. Grâce à la dualité onde-corpuscule des particules quantiques que sont les neutrons, il est ainsi possible de les utiliser pour des expériences de diffraction, tout comme les rayons X ou les électrons.