穆斯堡尔效应PPT学习教案

1、会计学1穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应n实验原理nMssbauer参数n实验装置 n实验测量 n概述n数据处理 第1页/共51页第2页/共51页第3页/共51页第4页/共51页0EEEREREEI0REEE0REEE222REEMc发射时： 吸收时： h测不准原理： 第5页/共51页钠黄光： 1 21 22.103589.633EeVornmPS810 s2102102REEeVMc191Ir： 129EkeV220.0462REEeVMc86.55 10 eVRE101.4 10s69.2 10 eVRE第6页/共51页谱线的Doppler增宽： 由于发射或吸收时原子热运动所引起的多普勒效益，使发

2、射谱线和吸收谱线增宽。iP发射前动量： 发射的光子动量： EPc 发射后动量： fP ifPPP 原子核的反冲能量： 22222fiiiRRPPP PP PPEEMMMM 第7页/共51页设原子核的热运动动能： 22iPM2cosRRRiEEEPP 是 与 之间的夹角0对各向同性热运动，速度方向求平均后，2RDE191:0.0463000.084rRIEeVTKDeV第8页/共51页19176Os14h 74keV 16d 5.6s 1.410-10 s 42keV 129keV 19177rI+OsPbPbDIr第9页/共51页室温时，由于谱线的室温时，由于谱线的DopplerDoppler

3、增宽，能发增宽，能发 生共振吸收；生共振吸收；液氮温度时，谱线的液氮温度时，谱线的DopplerDoppler增宽减小，增宽减小， 共振吸收反而增大了约共振吸收反而增大了约3%3%；M Mssbauerssbauer采用了采用了LambLamb的共振吸收理论：的共振吸收理论： 束缚在晶格中的原子核发射或吸收束缚在晶格中的原子核发射或吸收 射线时，有一定的射线时，有一定的几率让整个晶格受到反冲。几率让整个晶格受到反冲。222REEMc第10页/共51页第11页/共51页几何布置：透射式 第12页/共51页DEEc Doppler能量： 第13页/共51页功放 三角波产生器方波产生器放射源 PbP

4、b样品 PbPbNaI探测器放大器单 道MCA计算机穆斯堡尔谱仪方框图穆斯堡尔谱仪方框图 电磁振动器第14页/共51页第15页/共51页第16页/共51页cssoddy谱线的中心移位 同质异能移位 二次多普勒移位 动态同质异能移位 第17页/共51页对半径为R的原子核： 22322ZerRrV rZerrRRR 22202223422205RZerREr drRRrZe R第18页/共51页 2222205egegEEEZeRRgeeE0ESEge0EAE放射源（放射源（S S） 吸收体（吸收体（A A） 222222005egASZeRR第19页/共51页egRRR2egRRR 222222

5、005egASZeRR222egRRRR 22224005ASRZe RR第20页/共51页等几率线等几率线2100( , , )r 2200( , , )r 2210( , , )r 221 1( , , )r 2310( , , )r 254 1( , , )r 第21页/共51页等几率面等几率面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页/共51页第23页/共51页 22224005ASRZe RR第24页/共51页n如果激发态核半径与基态核半径不等，则化学位移如果激发态核半径与基态核半径不等，则化学位移可以不为零，而与这个穆斯堡尔原子核周围电子配可以不为零，而与这个穆斯堡尔原子核周围电子配置情况有关，所以根据置情况有关，所以根据可以得到化学键性质、价态、可以得到化学键性质、价态、氧化态、配位基的电负性等化学信息。氧化态、配位基的电负性等化学信息。n如果放射源中穆斯堡尔原子所处的化学状态和吸收如果放射源中穆斯堡尔原子所处的化学状态和吸收体完全相同，则化学位移总是为零

7、，所得谱线共振体完全相同，则化学位移总是为零，所得谱线共振吸收最大处即是谱仪零速度处。吸收最大处即是谱仪零速度处。n可正可负。可正可负。为为正，说明从放射源到吸收体在核处正，说明从放射源到吸收体在核处的电子电荷密度是增加的，原子核体积减小；的电子电荷密度是增加的，原子核体积减小；为为负，负，说明从放射源到吸收体在核处的电子电荷密度是减说明从放射源到吸收体在核处的电子电荷密度是减小的，原子核体积增加。小的，原子核体积增加。第25页/共51页n以不同基态的穆斯堡尔谱源去测量同一吸收体的以不同基态的穆斯堡尔谱源去测量同一吸收体的穆斯堡尔谱时，所得化学位移不同。所以通常需穆斯堡尔谱时，所得化学位移不同

8、。所以通常需要说明这种化学位移是相对于何种标准吸收体而要说明这种化学位移是相对于何种标准吸收体而言。言。n当穆斯堡尔谱原子处于不同价态和不同自旋状态当穆斯堡尔谱原子处于不同价态和不同自旋状态时，原则上有不同的化学位移。时，原则上有不同的化学位移。n化学位移决定谱线中心的位置移动，但不是唯一化学位移决定谱线中心的位置移动，但不是唯一的决定因素，温度效应与化学位移叠加在一起决的决定因素，温度效应与化学位移叠加在一起决定谱线中心的位置。定谱线中心的位置。第26页/共51页mNNIEgm H 第27页/共51页231421IQzzeQmI IEVII ijNijQr x x dv12I 第28页/共5

9、1页n四极矩分裂是穆斯堡尔谱的一个重要参数，它与四极矩分裂是穆斯堡尔谱的一个重要参数，它与原子的对称性关系很大，表面原子相对本体原子原子的对称性关系很大，表面原子相对本体原子有较低的对称性，因而有较大的电场强度，根据有较低的对称性，因而有较大的电场强度，根据这个差别可以区分这两种不同原子。这个差别可以区分这两种不同原子。n表面化学吸附物质的存在可以改变电场梯度，而表面化学吸附物质的存在可以改变电场梯度，而这又与化学吸附键的强度以及化学吸附物质相对这又与化学吸附键的强度以及化学吸附物质相对于表面原子的位置有关。因此，测量表观四极分于表面原子的位置有关。因此，测量表观四极分裂的大小变化，可以提供表

10、面状况的信息。裂的大小变化，可以提供表面状况的信息。第29页/共51页1 20E电单极作用 meEmgE磁偶极作用 电四极作用 3 23 21 21 23 21 21 21E2E3E4E5E6E以以5757FeFe为例说明这三种相互作用对核能级的影响为例说明这三种相互作用对核能级的影响 10, 1Im 选择定则: 第30页/共51页57对 Fe:0.09060.1547gNeN 615365433egNigNieNiegNiggHgHgHggH 3 : 2 :1 :1 : 2 : 3第31页/共51页2224xfe第32页/共51页功放 三角波产生器方波产生器放射源 PbPb样品 PbPbNa

11、I探测器放大器单 道MCA计算机穆斯堡尔谱仪方框图穆斯堡尔谱仪方框图 电磁振动器实验装置 第33页/共51页ATieoeioAToeee 111oiATeGe 1A T 1G 第34页/共51页嵌入对称性好的基底材料中，以使原子核发射单线谱。 5657( , )Fe d nCo5857( ,2 )Ni ppCo第35页/共51页57Co57Fe014.4keV136.3keV7 25 23 21 2270d57Co衰变图250d119Sn3 21 211 289.54keV23.87keV0119Sn衰变图EC 99.8% 9% 91% 第36页/共51页第37页/共51页1 20.11ts5160EkeV对 57Co，其基底常用Pd,Pt,Rh等材料。 第38页/共51页样品有效厚度： 015AAAAATf n d a第39页/共51页第40页/共51页第41页/共51页第42页/共51页第43页/共51页第44页/共51页第45页/共51页6110.65610.6560.0444/371 131Kmm s