一些ABO_3-δ钙钛矿结构的材料，其中A和B分别代表尺寸较大和较小的阳离子，是离子型导体，而另一些ABO_3-δ钙钛矿型化合物属于离子—电子混合导电型导体。一些较重的元素，如La和Ba占据了A位置，但因移动的O阴离子是一种较轻的元素，所以传统的X射线粉末衍射在检测氧离子位置和占有率无序方面不太敏锐。为了研究钙钛矿型离子导体和混合导电型导体中的移动氧离子扩散途径、结构无序以及晶体结构^{［5，6，8，10-14］}，我们使用了高温中子粉末衍射。选择这种测试方法的理由如下^［24］：

1)与其X射线散射因子相比，氧原子具有较大的相干散射长度。图6.1示出了两种方法中氧原子的相对散射能力。

图6.1 圆圈代表(La_0.8Sr_0.2)(Ga_0.8Mg_0.15Co_0.05)O_3-δ中的X射线散射因子平方值(左图)和中子散射长度(右图)的相对大小(其中阳离子X射线散射因子的平方值大小被认定为与阳离子中子散射长度相等)

2)高温下，样品表面经常因为加工方法(如烧结、晶粒生长、裂解、蒸发以及热膨胀)不同而各异，因此会导致衍射峰强度和位置发生漂移。所以，使用由Bragg-Brentano几何学得到的传统高温X射线衍射数据难以进行结构优化和电子密度分析。而基于通过高温中子粉末衍射所得数据进行的结构分析受烧结、晶粒生长、裂解、蒸发及热膨胀等加工方法的影响较小。

3)不存在电子干涉时会得到简单密度图。从X射线衍射数据得到的电子密度图不仅包括结构无序而且还包括电子云。相比而言，从中子衍射数据所得的核子密度图不包含电子云。

4)中子形态因子不受散射角的影响，故在解释原子位移参数和结构无序方面能获得较高的精密度。

5)加热炉本身对中子的吸收程度较低，保证了数据质量。

我们为高温中子衍射测试装置专门设计并制造了新的加热炉(见图6.2)^［24］，其中用硅化钼加热器加热样品。利用硅化钼加热器的优势在于：(www.daowen.com)

图6.2 中子衍射器HERMES^［25］样品盘上的加热炉^［24］图片

1)能在空气气氛内、温度高达1900K条件下长时间使用而不会出现热解。

2)该种加热器的加热炉优于镜面炉，因为其温度更加均匀。

3)不会出现在LaCrO₃加热器中经常出现的低温热解现象。

使用这种加热炉后，可使用150探测系统HERMES在空气气氛中进行中子粉末衍射测试，温度范围为室温至1850K。该仪器安装在日本东海原子能机构的JRR-3M反应器上^{［24，26］}。加热炉被安装在一个样品桌上，具有1.82Å波长的中子通过使用Ge单色器的(331)反射获得。

尽管使用HERMES不能检测晶面间距(d spacing)小于0.93Å的衍射数据，但是该衍射器拥有足够的强度和功率收集数据，并具有良好的技术统计进行核子密度分析。可在2θ=3°～157°范围内以0.1°步长收集数据。在收集数据时，样品的温度保持恒定，并且使用Pt/Pt-Rh(重量比为13％)电热偶与样品接触。