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    用來對物質γ射線無反沖共振吸收效應進行測定的儀器,即為穆斯堡爾譜儀。其基本原理為樣品中存在的穆斯堡爾核吸收由放射源(γ光源)射出的γ光子,使得共振吸收譜形成。由于樣品中穆斯堡爾核與核外化學環境的相互作用,會使得共振吸收譜線的位置、形狀、數目發生變化。反過來,對所測穆譜的這些變化加以利用,從而將穆核周圍化學環境的信息推斷出來。放射源,振動子,探測器,計算機化的多道分析器等為構成穆斯堡爾譜儀的主要部分。

    穆斯堡爾譜儀
    穆斯堡爾譜儀的特點
    穆斯堡爾譜儀的特點

    用來對物質γ射線無反沖共振吸收效應進行測定的儀器,即為穆斯堡爾譜儀。其基本原理為樣品中存在的穆斯堡爾核吸收由放射源(γ光源)射出的γ光子,使得共振吸收譜形成。由...[查看全部]

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    穆斯堡爾譜儀特點
    穆斯堡爾譜儀的特點

    用來對物質γ射線無反沖共振吸收效應進行測定的儀器,即為穆斯堡爾譜儀。其基本原理為樣品中存在的穆斯堡爾核吸收由放射源(γ光源)射出的γ光子,使得共振吸收譜形成。由于樣品中穆斯堡爾核與核外化學環境的相互作用,會使得共振吸收譜線的位置、形狀、數目發生變化。反過來,對所測穆譜的這些變化加以利用,從而將穆核周圍化學環境的信息推斷出來。放射源,振動子,探測器,計算機化的多道分析器等為構成穆斯堡爾譜儀的主要部分。

    特點:

    穆斯堡爾譜儀方法的特點如下:

    1、因為是特定核(如57Fe,119Sn)的共振吸收,所以其他核和元素不會對穆斯堡爾效應有所干擾。

    2、核外環境對穆斯堡爾效應的影響的作用范圍通常比2納米要小(局限在相鄰二、三層離子之內),尤其是對于細晶和非晶態物質非常適用。

    3、分辨率非常高,將57Fe的γ共振吸收作為例子,譜線自然寬度(Γ)為4.6×10-9電子伏,γ能量(E0)為14.4千電子伏,Γ/E:0~3.2×10-13,分辨率達到1e-13。

    4、對于核外化學環境的變化,穆斯堡爾效應有著較高的靈敏性,對于固態物質的精細結構及超精細結構的研究相當地適用。

    所以,穆斯堡爾譜儀在地質樣品的研究方面得到了非常廣泛地使用。已經被發現的穆斯堡爾核達到幾十種,然而在通常的條件下只有57Fe、119Sn的穆斯堡爾譜可以被觀察到。因此,儀器對于含一定量Fe、Sn的樣品相當適用,磁性和相分析、配位結構、陽離子占位和有序-無序分布、化學鍵性以及價態等方面的信息能夠被提供。

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    穆斯堡爾譜應用
    穆斯堡爾效應的定義和應用

    用來對物質γ射線無反沖共振吸收效應進行測定的儀器,即為穆斯堡爾譜儀。其基本原理為樣品中存在的穆斯堡爾核吸收由放射源(γ光源)射出的γ光子,使得共振吸收譜形成。由于樣品中穆斯堡爾核與核外化學環境的相互作用,會使得共振吸收譜線的位置、形狀、數目發生變化。反過來,對所測穆譜的這些變化加以利用,從而將穆核周圍化學環境的信息推斷出來。放射源,振動子,探測器,計算機化的多道分析器等為構成穆斯堡爾譜儀的主要部分。

    定義

    原子核輻射的無反沖共振吸收,即為穆斯堡爾效應。德國物理學家魯道夫·穆斯堡爾于1958年在實驗中首次實現了該效應,所以該效應以穆斯堡爾命名。穆斯堡爾效應能夠被用來進行原子核與周圍環境的超精細相互作用的研究,作為一種測量的手段,其精確度相當地高,其能量分辨率能夠達到1e-13,而且不會破壞樣品,只需相對較為簡單的實驗設備和技術以及有著較強的抗干肉能夠。因為上述優點,穆斯堡爾效應一被發現,就廣泛而快速地被應用于物理學、化學、生物學、冶金學、礦物學、地質學等領域。這些年以來,穆斯堡爾效應也在如材料科學和表面科學等一些新興學科獲得應用,應用前景良好。

    應用

    到2005年上半年為止,穆斯堡爾效應已經在固體和粘稠液體中實現了。冷凍溶液、顆粒、粉末、固體表層、薄膜、非晶體以及晶體均能夠作為樣品的形態,40余種元素90余種同位素的110余個躍遷均有所涉及。但是對于大多少同位素來說,穆斯堡爾效應只有在低溫環境下才能夠被實現,有些需要使用液氮甚至液氦冷卻樣品。僅有57Fe、119Sn、151Eu三種同位素才可以在室溫條件下使得穆斯堡爾效應實現。在這當中,zui常用亦是研究zui多的譜線為57Fe的 14.4 keV 躍遷。

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    穆斯堡爾譜發現過程
    穆斯堡爾效應的發現過程

    用來對物質γ射線無反沖共振吸收效應進行測定的儀器,即為穆斯堡爾譜儀。其基本原理為樣品中存在的穆斯堡爾核吸收由放射源(γ光源)射出的γ光子,使得共振吸收譜形成。由于樣品中穆斯堡爾核與核外化學環境的相互作用,會使得共振吸收譜線的位置、形狀、數目發生變化。反過來,對所測穆譜的這些變化加以利用,從而將穆核周圍化學環境的信息推斷出來。放射源,振動子,探測器,計算機化的多道分析器等為構成穆斯堡爾譜儀的主要部分。

    發現過程

    從理論上而言,當一個原子核通過激發態往基態躍遷,會將一個γ射線光子發出。當該γ射線光子與另外一個相同的原子核相遇時,就可以為共振吸收。然而事實上,要使得上述過程實現,對于處于自由狀態的原子核而言是相當不容易的。由于原子核在將一個光子放出的時候,一個反沖動量也為其自身所具有,光子的能量會因為這個反沖動量而變少。相同的原理,吸收光子的原子核光子因為反沖效應會增加吸收的光子能量。如此,如此就會導致相同原子核的發射譜和吸收譜存在一定的差異,因此,自由的原子核想要使共振吸收實現變得相當的困難。到目前為止,穆斯堡爾效應在氣體和不太粘稠的液體中還沒有被觀察到。

    穆斯堡爾于1957年年底將對反沖效應進行消除為使γ射線共振吸收實現的關鍵的觀點提出。若在固體晶格中放置發射和吸收光子的原子核,則不再是單一的原子核會有反沖效應出現,而是整個晶體均會有反沖效應出現。因為晶體的質量要遠遠比單一的原子核的質量大,所以就能夠將反沖能量減少到忽略不計的程度,如此就能夠使穆斯堡爾效應實現。

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    穆斯堡爾譜實驗條件
    穆斯堡爾效應的實驗條件

    用來對物質γ射線無反沖共振吸收效應進行測定的儀器,即為穆斯堡爾譜儀。其基本原理為樣品中存在的穆斯堡爾核吸收由放射源(γ光源)射出的γ光子,使得共振吸收譜形成。由于樣品中穆斯堡爾核與核外化學環境的相互作用,會使得共振吸收譜線的位置、形狀、數目發生變化。反過來,對所測穆譜的這些變化加以利用,從而將穆核周圍化學環境的信息推斷出來。放射源,振動子,探測器,計算機化的多道分析器等為構成穆斯堡爾譜儀的主要部分。

    實驗條件

    穆斯堡爾效應對于環境有著非常高的依賴性。及時環境條件的差別非常細微,對于穆斯堡爾效應所產生的影響依然會非常顯著。在實驗過程中,為了使環境帶來的影響減少,γ射線光子的能量需要通過多普勒效應來進行細微的調制。如下為具體的做法:使γ射線輻射源和吸收體之間具有一定的相對速度,通過對v的大小進行調整從而來對γ射線的能量進行略微的調整,使得共振吸收達到,也就是透射率達到zui小,而吸收率達到zui大。透射率與相對速度之間的變化曲線,被稱為穆斯堡爾譜。原子核能級的移動和分裂能夠應用穆斯堡爾譜清楚地檢查到,進而使得原子核的超精細場、原子的價態和對稱性等方面的信息獲得。通過穆斯堡爾譜對原子核與核外環境的超精細相互作用進行研究的學科,被稱為穆斯堡爾譜學,可以對穆斯堡爾譜學條目進行參考。

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