《表1 中子深度剖析技术在探测不同元素时所发生的中子俘获反应19》

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《中子深度剖析技术研究可充锂金属负极》

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中子深度剖析主要通过中子俘获反应以确定特定同位素的空间分布，对于不同元素的探测，其反应条件和生成的粒子均有所差异，如表1所示19。当中子束通过富锂样品时（如图1a） 20，中子与锂-6核（6Li）（自然丰度约7.5%）发生反应：6Li+1n→4He2+（2055 ke V）+3H+（2727 ke V），生成了具备特定能量的粒子，向各个方向散射，这些粒子在到达探测器的过程中会与运动轨迹中的阻挡物质发生了相互作用，并损失一定的比例的能量，可用于计算确认中子与锂核反应的初始位置和反应强度，从而转换为相应深度处锂离子的密度。此外，如表1所示，6Li的中子俘获横截面积为940 b，若使用白束热中子通量（每秒每平方厘米有107个中子）探测样品时，这意味着其吸收速率为每秒每1015个6Li原子仅发生一次反应，从而使得6Li原子的损耗率几乎可以忽略不计。因此，基于6Li中子俘获反应的中子深度剖析技术具备对锂灵敏性高、定量非破坏性以及高穿透特性，可实时监控电极/电解质界面附近锂金属的沉积溶解行为，以便于更好地理解实际锂金属电池中锂金属负极在充放电过程中的界面演变问题21。