穆斯堡爾效應(yīng)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1穆斯堡爾效應(yīng)穆斯堡爾效應(yīng)n實(shí)驗(yàn)原理nMssbauer參數(shù)n實(shí)驗(yàn)裝置 n實(shí)驗(yàn)測(cè)量 n概述n數(shù)據(jù)處理 第1頁/共51頁第2頁/共51頁第3頁/共51頁第4頁/共51頁0EEEREREEI0REEE0REEE222REEMc發(fā)射時(shí)： 吸收時(shí)： h測(cè)不準(zhǔn)原理： 第5頁/共51頁鈉黃光： 1 21 22.103589.633EeVornmPS810 s2102102REEeVMc191Ir： 129EkeV220.0462REEeVMc86.55 10 eVRE101.4 10s69.2 10 eVRE第6頁/共51頁譜線的Doppler增寬： 由于發(fā)射或吸收時(shí)原子熱運(yùn)動(dòng)所引起的多普勒效益，使發(fā)

2、射譜線和吸收譜線增寬。iP發(fā)射前動(dòng)量： 發(fā)射的光子動(dòng)量： EPc 發(fā)射后動(dòng)量： fP ifPPP 原子核的反沖能量： 22222fiiiRRPPP PP PPEEMMMM 第7頁/共51頁設(shè)原子核的熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能： 22iPM2cosRRRiEEEPP 是 與 之間的夾角0對(duì)各向同性熱運(yùn)動(dòng)，速度方向求平均后，2RDE191:0.0463000.084rRIEeVTKDeV第8頁/共51頁19176Os14h 74keV 16d 5.6s 1.410-10 s 42keV 129keV 19177rI+OsPbPbDIr第9頁/共51頁室溫時(shí)，由于譜線的室溫時(shí)，由于譜線的DopplerDoppler

3、增寬，能發(fā)增寬，能發(fā) 生共振吸收；生共振吸收；液氮溫度時(shí)，譜線的液氮溫度時(shí)，譜線的DopplerDoppler增寬減小，增寬減小， 共振吸收反而增大了約共振吸收反而增大了約3%3%；M Mssbauerssbauer采用了采用了LambLamb的共振吸收理論：的共振吸收理論： 束縛在晶格中的原子核發(fā)射或吸收束縛在晶格中的原子核發(fā)射或吸收 射線時(shí)，有一定的射線時(shí)，有一定的幾率讓整個(gè)晶格受到反沖。幾率讓整個(gè)晶格受到反沖。222REEMc第10頁/共51頁第11頁/共51頁幾何布置：透射式 第12頁/共51頁DEEc Doppler能量： 第13頁/共51頁功放 三角波產(chǎn)生器方波產(chǎn)生器放射源 PbP

4、b樣品 PbPbNaI探測(cè)器放大器單 道MCA計(jì)算機(jī)穆斯堡爾譜儀方框圖穆斯堡爾譜儀方框圖 電磁振動(dòng)器第14頁/共51頁第15頁/共51頁第16頁/共51頁cssoddy譜線的中心移位 同質(zhì)異能移位 二次多普勒移位 動(dòng)態(tài)同質(zhì)異能移位 第17頁/共51頁對(duì)半徑為R的原子核： 22322ZerRrV rZerrRRR 22202223422205RZerREr drRRrZe R第18頁/共51頁 2222205egegEEEZeRRgeeE0ESEge0EAE放射源（放射源（S S） 吸收體（吸收體（A A） 222222005egASZeRR第19頁/共51頁egRRR2egRRR 222222

5、005egASZeRR222egRRRR 22224005ASRZe RR第20頁/共51頁等幾率線等幾率線2100( , , )r 2200( , , )r 2210( , , )r 221 1( , , )r 2310( , , )r 254 1( , , )r 第21頁/共51頁等幾率面等幾率面2100( , , )r 2200( , , )r 2210( , , )r 221 1( , , )r 2310( , , )r 254 1( , , )r 2320( , , )r 232 1( , , )r 232 2( , , )r 2430( , , )r 243 1( , , )r 2

6、43 2( , , )r 243 3( , , )r 第22頁/共51頁第23頁/共51頁 22224005ASRZe RR第24頁/共51頁n如果激發(fā)態(tài)核半徑與基態(tài)核半徑不等，則化學(xué)位移如果激發(fā)態(tài)核半徑與基態(tài)核半徑不等，則化學(xué)位移可以不為零，而與這個(gè)穆斯堡爾原子核周圍電子配可以不為零，而與這個(gè)穆斯堡爾原子核周圍電子配置情況有關(guān)，所以根據(jù)置情況有關(guān)，所以根據(jù)可以得到化學(xué)鍵性質(zhì)、價(jià)態(tài)、可以得到化學(xué)鍵性質(zhì)、價(jià)態(tài)、氧化態(tài)、配位基的電負(fù)性等化學(xué)信息。氧化態(tài)、配位基的電負(fù)性等化學(xué)信息。n如果放射源中穆斯堡爾原子所處的化學(xué)狀態(tài)和吸收如果放射源中穆斯堡爾原子所處的化學(xué)狀態(tài)和吸收體完全相同，則化學(xué)位移總是為零

7、，所得譜線共振體完全相同，則化學(xué)位移總是為零，所得譜線共振吸收最大處即是譜儀零速度處。吸收最大處即是譜儀零速度處。n可正可負(fù)?？烧韶?fù)。為為正，說明從放射源到吸收體在核處正，說明從放射源到吸收體在核處的電子電荷密度是增加的，原子核體積減?。坏碾娮与姾擅芏仁窃黾拥?，原子核體積減??；為為負(fù)，負(fù)，說明從放射源到吸收體在核處的電子電荷密度是減說明從放射源到吸收體在核處的電子電荷密度是減小的，原子核體積增加。小的，原子核體積增加。第25頁/共51頁n以不同基態(tài)的穆斯堡爾譜源去測(cè)量同一吸收體的以不同基態(tài)的穆斯堡爾譜源去測(cè)量同一吸收體的穆斯堡爾譜時(shí)，所得化學(xué)位移不同。所以通常需穆斯堡爾譜時(shí)，所得化學(xué)位移不同

8、。所以通常需要說明這種化學(xué)位移是相對(duì)于何種標(biāo)準(zhǔn)吸收體而要說明這種化學(xué)位移是相對(duì)于何種標(biāo)準(zhǔn)吸收體而言。言。n當(dāng)穆斯堡爾譜原子處于不同價(jià)態(tài)和不同自旋狀態(tài)當(dāng)穆斯堡爾譜原子處于不同價(jià)態(tài)和不同自旋狀態(tài)時(shí)，原則上有不同的化學(xué)位移。時(shí)，原則上有不同的化學(xué)位移。n化學(xué)位移決定譜線中心的位置移動(dòng)，但不是唯一化學(xué)位移決定譜線中心的位置移動(dòng)，但不是唯一的決定因素，溫度效應(yīng)與化學(xué)位移疊加在一起決的決定因素，溫度效應(yīng)與化學(xué)位移疊加在一起決定譜線中心的位置。定譜線中心的位置。第26頁/共51頁mNNIEgm H 第27頁/共51頁231421IQzzeQmI IEVII ijNijQr x x dv12I 第28頁/共5

9、1頁n四極矩分裂是穆斯堡爾譜的一個(gè)重要參數(shù)，它與四極矩分裂是穆斯堡爾譜的一個(gè)重要參數(shù)，它與原子的對(duì)稱性關(guān)系很大，表面原子相對(duì)本體原子原子的對(duì)稱性關(guān)系很大，表面原子相對(duì)本體原子有較低的對(duì)稱性，因而有較大的電場(chǎng)強(qiáng)度，根據(jù)有較低的對(duì)稱性，因而有較大的電場(chǎng)強(qiáng)度，根據(jù)這個(gè)差別可以區(qū)分這兩種不同原子。這個(gè)差別可以區(qū)分這兩種不同原子。n表面化學(xué)吸附物質(zhì)的存在可以改變電場(chǎng)梯度，而表面化學(xué)吸附物質(zhì)的存在可以改變電場(chǎng)梯度，而這又與化學(xué)吸附鍵的強(qiáng)度以及化學(xué)吸附物質(zhì)相對(duì)這又與化學(xué)吸附鍵的強(qiáng)度以及化學(xué)吸附物質(zhì)相對(duì)于表面原子的位置有關(guān)。因此，測(cè)量表觀四極分于表面原子的位置有關(guān)。因此，測(cè)量表觀四極分裂的大小變化，可以提供表

10、面狀況的信息。裂的大小變化，可以提供表面狀況的信息。第29頁/共51頁1 20E電單極作用 meEmgE磁偶極作用 電四極作用 3 23 21 21 23 21 21 21E2E3E4E5E6E以以5757FeFe為例說明這三種相互作用對(duì)核能級(jí)的影響為例說明這三種相互作用對(duì)核能級(jí)的影響 10, 1Im 選擇定則: 第30頁/共51頁57對(duì) Fe:0.09060.1547gNeN 615365433egNigNieNiegNiggHgHgHggH 3 : 2 :1 :1 : 2 : 3第31頁/共51頁2224xfe第32頁/共51頁功放 三角波產(chǎn)生器方波產(chǎn)生器放射源 PbPb樣品 PbPbNa

11、I探測(cè)器放大器單 道MCA計(jì)算機(jī)穆斯堡爾譜儀方框圖穆斯堡爾譜儀方框圖 電磁振動(dòng)器實(shí)驗(yàn)裝置 第33頁/共51頁ATieoeioAToeee 111oiATeGe 1A T 1G 第34頁/共51頁嵌入對(duì)稱性好的基底材料中，以使原子核發(fā)射單線譜。 5657( , )Fe d nCo5857( ,2 )Ni ppCo第35頁/共51頁57Co57Fe014.4keV136.3keV7 25 23 21 2270d57Co衰變圖250d119Sn3 21 211 289.54keV23.87keV0119Sn衰變圖EC 99.8% 9% 91% 第36頁/共51頁第37頁/共51頁1 20.11ts5160EkeV對(duì) 57Co，其基底常用Pd,Pt,Rh等材料。 第38頁/共51頁樣品有效厚度： 015AAAAATf n d a第39頁/共51頁第40頁/共51頁第41頁/共51頁第42頁/共51頁第43頁/共51頁第44頁/共51頁第45頁/共51頁6110.65610.6560.0444/371 131Kmm s