اندازه گیری شدت نوترون هایی که به صورت آینه ای و کشسان از لایه های در ابعاد نانومتر بازتاب می کنند، یکی از کار آمد ترین ابزار ها در مطالعه نوع، ضخامت، فصل مشترک بین لایه ها و ساختار نمونه مورد مطالعه می باشد. بر همکنش نوترونها با نمونه توسط پتانسیل اپتیکی نوترون که تابعی از چگالی طول پراکندگی (sld ) لایه مورد مطالعه است، تفسیر می شود. هدف اصلی در مسایل بازتاب سنجی نوترونی، تعیین چگالی طول پراکندگی با استفاده از پروفایل بازتابندگی نوترنها می باشد که منجر به تعیین دقیق نوع و ضخامت لایه می گردد. با این حال، اندازه گیری بازتابندگی به تنهایی منجر به یافتن یک جواب یکتا برای چگالی طول پراکندگی نمی شود؛ چراکه ممکن است چندینsld یافت شود که با یک نمودار بازتابندگی تطابق داشته باشد. به منظور تعیین یک جواب یکتا برای چگالی طول پراکندگی نمونه، تعیین اطلاعات فاز ضریب بازتاب ضروری است. تاکنون روش های متعددی برای تعیین فاز ارائه شده که کارآمد ترین آنها روش لایه های مرجع و روش تغییر محیط فرودی و خروجی لایه مورد بررسی می باشد. در شبیه سازی های کامپیوتری روش های استاندارد تعیین فاز، پتانسیل اپتیکی بر همکنش نوترون با نمونه به صورت پتانسیل های پله ای یک بعدی که در مرز بین لایه ها نا پیوسته هستند، در نظر گرفته می شود (حالت ایده آل). با این وجود می دانیم که در نمونه های واقعی، فصل مشترک بین دولایه کاملا ناپیوشته نیست و مقداری نرمی و زبری در مرز بین سطوح وجود دارد (حالت غیر ایده آل). در نظر گرفتن نرمی وزبری پتانسیل بین سطوح موجب تغییر نتایج خروجی در مسایل بازتابسنجی از جمله: بازتابندگی، فاز ضریب بازتاب و قطبش نوترونهای بازتابیده از سطح می شود. در این پایان نامه، با استفاده از توابع نرم تغییر و پیوسته ازجمله تابع خطی، تابع خطا و پتانسیل اکارت، و همچنین تغییر تصادفی مکان فصل مشترک بین لایه ها در یک بعد به منظور اعمال زبری، به بررسی اثرات نرمی و زبری پتانسیل بین سطوح بر روی روش های استاندارد بازتابسنجی نوترونی پرداخته ایم و پایداری این روش ها را نسبت به اثرات نرمی و زبری فصل مشترک ها مورد بررسی قرار داده ایم. دربخش دیگری از پروژه، تشدید های تابع موج نوترون در سیستم های چند لایه ای به ویژه برای نانو لایه های مغناطیسی و نوترونهای قطبیده مورد مطالعه قرار گرفته شده است و اثرات راستاهای مختلف میدان مغناطیسی اعمال شده به سیستم های چند لایه ای مغناطیسی بر روی بازتابندگی و فاز ضریب بازتاب بررسی شده است.

یکی از کاربردهای بازتاب سنجی نوترونی تعیین نوع و ضخامت لایه ها می باشد. امروزه برای تعیین نوع و ضخامت لایه های مغناطیسی با ابعاد نانومتر از بازتاب نوترونهای قطبیده از لایه های مغناطیسی استفاده می شود که تغییر راستای میدان مغناطیسی داخلی در این لایه ها باعث ایجاد حالت خاصی در بازتابندگی به نام بازتابندگی اسپین-چرخشی می شود که در آن اسپین نوترون پس از بازتاب تغییر می کند. در این پایان نامه با استفاده از برنامه ی محاسباتی فرترن (fortran)، بازتابندگی های اسپین-چرخشی و در حالت عدم چرخش اسپین نوترون های قطبیده را از نانولایه های مغناطیسی شبیه سازی کرده و اثرات چرخش راستای میدان را بر روی این بازتابندگی ها به خصوص بازتابندگی اسپین-چرخشی بررسی کرده ایم. در ادامه به دلیل اینکه مرز بین لایه ها در نمونه های واقعی کاملا مجزا و مشخص نیست و بر اساس روش ساخت فیلم های نازک به دو صورت نرم و زبر می باشند و همچنین نوع مرز بین لایه ها بر روی بازتاب نوترون و قطبش آن تاثیر می گذارد، اثرات نرمی بین سطوح با استفاده از تابع اکارت به عنوان تابع توصیف کننده ی نرمی پتانسیل بین سطوح بر روی بازتاب و قطبش نوترونهای بازتابیده مخصوصا حالت خاص اسپین-چرخشی مورد بررسی قرار گرفته است.