СОДРЖИНА: Историја на откритието Нуклеарна резонантна апсорпција на гама зрачење Техника на експериментот на Мосбауер Хиперфини интеракции и параметри на Мосбауер Практични апликацииметод: - Фазна анализа во науката за материјали и геохемија - Површинска анализа - Динамички ефекти

Историја на откривањето на нуклеарна гама резонанца (ефект на Мосбауер) Процесот на атомска резонанца во опсегот на оптичката бранова должина е добро познат. Тој беше предвиден од Д. Рејли и го најде својот експериментална потврдаво 1904 година во познатиот експеримент на Роберт Вуд, во кој Вуд ја користел жолтата светлина што ја испуштаат атомите на натриум (наречени линии на натриум D), која може да се произведе со ставање мала количина кујнска сол во пламен. Секоја линија D одговара на природната фреквенција на вибрации на атомот на натриум, или, поточно, на надворешните електрони на овој атом. За да се набљудува резонанца, неопходно е да има други атоми на натриум кои не се во пламенот. Вуд користел евакуирано стаклено шише кое содржи мала количина на натриум метал. Притисокот на натриумската пареа е таков што кога се загрева погоре собна температураколичината на натриумова пареа во цилиндерот била доволна за спроведување на експериментот. Ако светлината од натриумовиот пламен е фокусирана на балонот, може да се забележи слабо жолт сјај. Атомите на натриум во колбата делуваат слично како подесена вилушка. Тие ја апсорбираат енергијата на упадниот зрак на жолта светлина и потоа трепкаат во различни насоки.

Пред педесет години, во 1958 година, германскиот физичар Рудолф Лудвиг Мосбауер од 1958 година, додека работеше на својата докторска теза на Институтот. M. Planck во Хајделберг, претставен на Германецот весник за физикастатија со наслов „Нуклеарна резонантна флуоресценција на гама зрачење во Ир 191“, која беше објавена во средината на истата година. И веќе во есента 1958 година, тој ги изврши првите експерименти во кои го користеше Доплер ефектот за скенирање на линии на резонанца. На крајот на 1958 година, тој ги објавил добиените експериментални податоци, кои ги поставиле темелите за нова експериментален метод– нуклеарна гама-резонантна спектроскопија, која често се нарекува Mössbauer спектроскопија (MS). Во 1961 година за откритието и теоретска основаОвој феномен му ја додели на Рудолф Мосбауер Нобеловата награда за физика.

Влијание на ефектот на повратен удар врз апсорпцијата и емисијата на гама зрачење од јадрата Енергија на повратен удар: 57 Fe Доплерова енергија: ET = 14,4 kOe. V, t 1/2 = 98 ns, G = 4,6 10 -9 oe. V, → ER~ 2· 10 -3 e. ВО

Распределба на енергија на емитирани и апсорбирани гама кванти За јадра на слободни атоми За атомски јадра во кристална решетка на ниски температури

Споредба на главните параметри помеѓу електронските и нуклеарните транзиции Параметри на транзиција Енергија на транзиција, ET (e.V) Просечен век на траење на возбудената состојба, (сек) ширина на линијата на природна резонанца, Γ=ħ/τ (e.V) Резолуција на енергија, G/ET Енергетски повратен удар, ER (e.V) Сооднос ER/G Електронска транзиција за Na D-линија Нуклеарна транзиција 57 Fe Нуклеарна транзиција 119 Sn 2. 1 14 413 23 800 1. 5× 10 -8 1. 4× 10 -7 2. 8× 10 -8 4. 4× 10 -8 4. 6× 10 -9 2. 4× 10 -8 2. 1× 10 -8 3. 1× 10 -13 1× 10 -12 ~10 -10 1 10 -3 2. 5× 10 -3 ~2. 3× 10 -3 4. 1× 105 1. 4× 105

Нуклеарни параметри на главните изотопи Mössbauer Изотоп 57 Fe 61 Ni 119 Sn 121 Sb 125 Te 127 I 129 I 149 Sm 151 Eu 161 Dy 193 Ir 197 Au 237 Np Eγ,. V Gr/(mmms-1) =2 Gest Ig Ie 14. 41 67. 40 23. 87 37. 15 35. 48 57. 60 27. 72 22. 5 21. 6 26. 65 73. 0 457. 54 0. 192 0. 78 0. 626 2. 1 5. 02 2. 54 0. 59 1. 60 1. 44 0. 37 0. 60 1. 87 0. 0067 1/23/21/2. /2+ 7/2+ 7/25/2+ 3/2+ 5/2+ 3/25/23/2+ 7/2+ 5/2+ 5/27/2+ 5/21/2+ 5 /2 - α 8. 17 0. 12 5. 12 ~ 10 12. 7 3. 70 5. 3 ~ 12 29 ~2. 5 ~ 6 4. 0 1. 06 Природна содржина % 2. 17 1. 25 8. 58 57. 25 6. 99 100 нула 13. 9 47. 8 18. 88 61. 5 100 нула Распаѓање на јадрото 57 EC 270 г) 61 Co (ß-99 m) 119 m. Sn (IT 50 d) 121 m. Sn (ß-76 y) 125 I (EC 60 d) 127 m. Te (ß-109 d) 129 m. Te (ß-33 d) 149 Eu (EC 106 d) 151 Gd (EC 120 d) 161 Tb (ß-6,9 d) 193 Os (ß-31 h) 197 Pt (ß-18 h) 237 Am ( α 458 y) зафаќање на ЕС-електрон, ß-бета распаѓање, ИТ-изомерна транзиција, α-алфа распаѓање

Шеми на радиоактивно распаѓање што резултира со популација на нивото на Мосбауер на јадрата 57 Fe и 119 m. Сн

Веројатност за резонантен процес без повлекување. Lamb-Mössbauer фактор f - веројатноста за процесот на апсорпција или емисија на гама зраци без повратен удар f - зависи од вибрационите својства кристална решеткат.е. за веројатноста за возбудување на позадини во цврста - среден квадратамплитуди на осцилации во насока на гама квантното зрачење, просечно во текот на животниот век на јадрото во возбудена состојба λ – бранова должина на гама квантот

Влијание на процесите на фонон врз апсорпција или расејување без одвратен удар a b c Вибрациски спектри на решетки солидна a – модел на Ајнштајн, b-Debye модел, c- Борн-Карман модел

ХИПЕРФИНИ ИНТЕРАКЦИИ MÖSSBAUER ПАРАМЕТРИ Mössbauer Параметар на тип на интеракција Изомерно поместување Електричен монопол (Кулон) помеѓу јадрата и δ(mm/s) протони Извлечена информација Состојба на вртење на атомот (HS, LS, IS) Електронегативност на спинот на лигандите. mm/s ) Електрична четириполна интеракција помеѓу четириполскиот момент на јадрото и нехомогеното електрично поле Молекуларна симетрија Карактеристики на структурата на лентата Состојба на вртење на атомот (HS, LS, IS) Магнетно разделување ΔEM(mm/s) Магнетна диполна интеракција помеѓу магнетниот момент на јадрото и магнетно полеПриродата и големината на магнетната интеракција (феромагнетизам, антиферомагнетизам, итн.

Изомерско поместување на соединенијата што содржат железо Кога експериментално мерењеизомерни хемиски поместувања, секогаш е важно кој стандард се користи според кој ќе се одредат овие поместувања. Значи, за мерења на 57 Fe, официјалниот стандард е соединението на овој изотоп Na 2 или метално железо. За 119 м. Sn општо прифатениот стандард е Sn. О2.

Електрична четворополна интеракција Разделување четирипол ΔEQ ΔEQ каде што: m. I=+I, +I-1, …, -I За 57 Fe Iв=3/2, Io=1/2 при η=0

Комбинирана магнетна дипола и електрична четириполна интеракција Типично за 57 Fe и аксијална симетрија (η=0):

Процесот на празнење на јадрото 57 Fe по резонантно возбудување. Вид на емитирано зрачење E ke. V Интензитет (релативни единици) Излезна длабочина Mössbauer зрачење 14, 4 0, 10 20 µm Х-зрациК-обвивки 6,4 0,28 20 µm електрони со конверзија на К 7,3 0,79 10 nm 400 nm електрони за конверзија на L 13,6 0,08 20 nm 1,3 µm м-конверзија електрони………u…… 14,3 – . 5 0,63 7 nm 400 nm L – MM – Електрони со шнекер 0,53 0,60 1 nm 2 nm

Динамика на хиперфини интеракции и релаксација Меѓу методите за проучување што содржи железо магнетни својствананочестички, една од најинформативните е Mössbauer спектроскопијата. За разлика од магнетни мерења, Mössbauer спектроскопијата може да ја открие магнетната динамика на наночестичките во фреквентниот опсег 107 – 1010 s-1, карактеристичен за „прозорецот“ на Mössbauer. Обликот на експерименталните Mössbauer спектри на нискодимензионални објекти станува многу покомплициран во споредба со спектрите за масивни објекти. Причините за ова може да бидат: или суперпозиција на статичен сет на хиперфини структури, поради разликите во локалната средина на резонантните атоми, или влијанието на различни видови динамички процеси (на пример, дифузија, парамагнетна, спин-спин, спин-решетка релаксација итн.

Облик на Mössbauer спектри на магнетно подредени материјали 1. Случај на добро решени ултрафина структура: 2. Случај на суперпозиција на голем сет на хиперфини структури: 3. Случај на суперпарамагнетна релаксација: тука е p-веројатноста за преориентација на магнетниот момент на атомот под агол /2 помеѓу оските на лесно магнетизирање, q-веројатност за негово пресврт по единица време

Селективно побудување на поднивоата на магнетната хиперфина структура а) - дијаграм на премини помеѓу нуклеарните поднивоа на земјата и возбудените состојби -Fe, б) експериментален FEM спектар за тенок филм-Fe, в) - енергетски спектар на расеано зрачење при побудување на нивото -3/2, г) енергетски спектар на расеано зрачење при возбудување на нивото +1/2.

а) - спектар на апсорпција на гетит супституиран со алуминиум (8 mol %) и спектри на селективна возбуда (од врвот до дното). в) - спектар на апсорпција на гетит супституиран со алуминиум (2 mol %) и спектри на селективна возбуда (од врвот до дното). Стрелката ја означува енергијата на возбудливото зрачење.

исто како и Mössbauer ефектот.

Прикажи ја вредноста Нуклеарна гама резонанцаво други речници

Гама- и. италијански музичка азбука, скала, рок во музиката, ред, редослед на звуци. | Табела со белешки, со значења на прсти.
Даловиот објаснувачки речник

Гама- вага. Третата буква од грчката азбука. - зраци, гама зраци, единици. не (физички) - исто како и рентген.
Објаснувачкиот речник на Ушаков

Резонанца- М. Француски звук, потпевнувам, рај, ехо, заминување, потпевнувам, враќање, глас; звучноста на гласот, по локација, според големината на просторијата; звучност, звучност на музички инструмент, по дизајн........
Даловиот објаснувачки речник

Нуклеарна- нуклеарна, нуклеарна (специјална). 1. Adj. до јадрото во 1 и 5 цифри. сок. Тежина. 2. Прил., по вредност. поврзани со атомското јадро или клеточното јадро (физичко, биолошко). Нуклеарна физика. Нуклеарна структура на бацили.
Објаснувачкиот речник на Ушаков

гама-- 1. Првиот дел од сложените зборови што воведува значење: поврзан со испуштеното електромагнетно зрачење радиоактивни материи(гама зраци, гама спектрометар, гама терапија итн.).
Објаснувачки речник од Ефремова

Гама глобулин М.— 1. Еден од протеините на крвната плазма кој содржи антитела и се користи како терапевтски и профилактички лек за одредени заразни болести.
Објаснувачки речник од Ефремова

Гама зрачење Просек.— 1. Електромагнетно зрачење со кратки бранови емитувано од радиоактивни материи.
Објаснувачки речник од Ефремова

Гама квантна М.— 1. Квант на гама зрачење.
Објаснувачки речник од Ефремова

Гама зраци Mn.— 1. Исто како: гама зрачење.
Објаснувачки речник од Ефремова

Гама инсталација Ј.— 1. Апарат за користење насочен, контролиран зрак на гама зрачење.
Објаснувачки речник од Ефремова

Резонанца М.— 1. Побудување на вибрации на едно тело со вибрации на друго со иста фреквенција, како и звук на одговор на едно од двете тела наместени во дует. 2. Способност за подобрување......
Објаснувачки речник од Ефремова

гама-- Првиот дел од сложените зборови. Придонесува: поврзано со електромагнетното зрачење (гама зрачење) кое се емитува од радиоактивни материи. Гама анализа, гама блиц,.........
Објаснувачки речник на Кузњецов

Астрономија со гама-зраци- ) -И; и. Гранка на астрономијата поврзана со проучување на космичките тела врз основа на нивното гама зрачење.
Објаснувачки речник на Кузњецов

Експлозија на гама зраци- ) -А; m Краткорочно зголемување на космичкото гама зрачење. Набљудувајте ги изливите на гама-зраци.
Објаснувачки речник на Кузњецов

Гама глобулин- ) -А; m. Еден од протеините на крвната плазма што содржи антитела (се користи како терапевтски и профилактички лек за некои заразни болести).
Објаснувачки речник на Кузњецов

Откривање на гама недостатоци- ) -И; и. Метод за тестирање на материјали и производи заснован на мерење на апсорпцијата на гама зраци емитирани од радиоактивни изотопи на метали (се користи за откривање скриени дефекти).
Објаснувачки речник на Кузњецов

Гама зрачење- -Јас; ср Физ. Електромагнетно зрачење со кратки бранови емитирани од радиоактивни материи. G. радиум.
Објаснувачки речник на Кузњецов

Гама квантна- -А; м Квантна гама зрачење. Тек на гама кванти. Апсорпција на гама зраци од атомски јадра.
Објаснувачки речник на Кузњецов

Гама ласер- -А; m индукциски генератор на гама зрачење; гасер. Создадете град
Објаснувачки речник на Кузњецов

Гама зраци- ) -на неа; pl. Физ. = Гама зрачење.
Објаснувачки речник на Кузњецов

Мерач на гама густина- ) -А; m Уред за мерење на густината на материјата со помош на гама зрачење.
Објаснувачки речник на Кузњецов

Гама поле- ) -Јас; ср
Објаснувачки речник на Кузњецов

Гама спектрометар- ) -А; m Уред за мерење на енергијата (енергетскиот спектар) на гама зрачењето.
Објаснувачки речник на Кузњецов

Гама спектроскопија- ) -И; и. Поглавје нуклеарна физика, поврзани со проучувањето на спектрите на гама зрачење и различните својства на возбудените состојби на атомските јадра.
Објаснувачки речник на Кузњецов

ЕФЕКТ НА МОСБАУЕР
и неговата примена во хемијата

Нов феномен откриен во 1958 година од германскиот физичар Рудолф Лудвиг Мосбауер е резонантната апсорпција на гама зраци од атомските јадра на цврсти материи без промена. внатрешна енергијатело (или без губење на дел од квантната енергија поради повлекување на јадрото во цврсто тело) - беше наречен ефект на Мосбауер и доведе до создавање на сосема нов правец на истражување во науката. Главните области на примена на овој ефект беа физиката и хемијата во цврста состојба.

Позадина на прашањето

Идеолошките основи на гама-резонантната спектроскопија почнаа да се обликуваат многу одамна, а нејзиниот развој, се разбира, беше под влијание на фундаменталните концепти на оптичката спектроскопија, особено напредокот во областа на таканаречената резонантна флуоресценција.
Од 1850-тите Беше познато дека некои гасови, течности и цврсти материи (на пример, соединенија на флуор) апсорбираат електромагнетно зрачење (обично видлива светлина) и веднаш го испуштаат повторно (феномен наречен флуоресценција). Во посебен случај познат како резонантна флуоресценција, апсорбираното и испуштеното зрачење имаат иста енергија, бранова должина и фреквенција.
Во делата се појавија првите претпоставки за постоење на резонантно расејување во атомите англиски физичарЏ.В. Рејли, а првите експерименти во оваа насока ги извршил познатиот американски експериментален физичар Р.В. Тој користел механички аналогии за да го објасни резонантното расејување.
Феноменот на резонантна флуоресценција беше добро објаснет со теоријата на Н. Бор, која ги замени старите идеи ( квантен моделатом). Атом кој преминува од возбудена состојба ВОдо основната состојба А, емитира фотон со строго дефинирана фреквенција. Кога таков фотон минува низ гас кој се состои од истите атоми како емитерот, тој може да се апсорбира, предизвикувајќи еден од целните атоми да премине во состојба ВО. По краток временски период, овој возбуден цел атом за возврат се распаѓа, емитувајќи фотон со иста фреквенција. Така, примарното и секундарното зрачење имаат иста фреквенција, но процесите на апсорпција и последователната емисија на фотон се независни и не постои специфична фазна врска помеѓу инцидентот и емитираните бранови.
Многу аспекти на феноменот на резонантното зрачење беа правилно опишани врз основа на Боровата теорија и тогашниот почеток да се развива квантна механика. Целосен опис на процесите на емисија, апсорпција и резонантна флуоресценција беше направен нешто подоцна, во доцните 1920-ти и раните 1930-ти. германски физичари V.F Weiskopf и J.P. Wigner.
Идејата дека енергетските нивоа на јадрата се слични на електронските нивоа на атомите и транзициите меѓу нив, според постулатот на Бор, се придружени со зрачење или апсорпција, за прв пат беше изразена во делата на англискиот физичар Ц.Д. Елис во раните 1920-ти. На крајот на 1920-тите. Потрагата по соодветната флуоресценција на нуклеарна резонанца беше преземена од швајцарскиот фотохемичар Вернер Кун, кој работеше во Германија од 1927 година. Тој покажа дека феномените на атомска и нуклеарна резонанцна флуоресценција изгледаат исклучително слични, но меѓу нив има значителни разлики што ги прават експериментите на јадрата многу посложени.
Како резултат на тоа, дури во 1950 година научниците конечно успеаја да спроведат успешен експеримент на златни-198 јадра за прв пат и да ги разберат пречките што постоеле на овој пат. Овој проблем конечно го реши само Мосбауер.

Откритието на Мосбауер

Што точно беше проблемот и како беше решен од Мосбауер ќе биде поочигледно ако ја погледнеме структурата на кернелот.
Меѓу многуте теоретски конструкции, внимание привлекува стереотипот на атомскиот модел Бор - моделот „школка“ на атомското јадро М. Геперт-Мајер и Х. Јенсен, лауреати. Нобелова наградаво физиката за 1963 година. Според овој модел, нуклеоните во јадрото се наоѓаат на одредени енергетски нивоа, главно во парови со антипаралелни вртења (принцип на Паули), а транзициите помеѓу нивоата се придружени со емисија или апсорпција на гама зраци. За разлика од електронските нивоа на состојбите на атомите или молекулите, возбудените состојби на јадрата не живеат долго (по редослед на карактеристичното „нуклеарно време“ ~ 10–23 секунди), и затоа, неизвесноста во енергијата на нивоата треба да бидат многу големи во согласност со принципот на несигурност на Хајзенберг.
Сето ова би било од значење само за нуклеарната физика, но не и за структурната органска хемија и, веројатно, не и за хемијата воопшто, ако не и за една важна околност. Имено: постојат и долговечни возбудени јадра, чиј вишок енергија не се манифестира ни приближно брзо како кај нормални транзициинуклеони од една во друга состојба. Таквите кернели се нарекуваат изомери, тие имаат исти броеви на полнеж и маса, но различна енергија и различен животен век. Нуклеарниот изомеризам бил откриен од О. Ган (1921) додека го проучувал бета распаѓањето на ториум-234 и И. В. Курчатов со неговите колеги Л.В. Мисовски и Л. Теорија нуклеарен изомеризамбеше развиен од К.Ф. фон Вајцекер во 1936 година
Тоа е животниот век на метастабилните состојби на јадрата (изомери). клучна улогапри формирање на спектрални линии на гама спектроскопија. Според истиот Хајзенберг принцип на несигурност, несигурноста во енергијата на нивоата, а со тоа и природната ширина на спектралната линија, треба да биде исклучително мала. Конкретно, едноставната пресметка користејќи го примерот на изотопот железо-57 покажува занемарлива вредност, од редот на 5-10-9 eV. Токму оваа невидена теснотија на спектралните линии предизвика неуспех на целата работа пред Мосбауер.
Научникот, во своето познато дело под наслов „Резонантна апсорпција на г-кванти во цврсти материи без одврат“, напиша за ова: „Гама квантите што се емитуваат за време на транзицијата на јадрото од возбудена состојба во основна состојба обично не се погодни за претворање на истото јадрото од основната состојба до возбудената состојба преку обратен процес на резонантна апсорпција. Ова е последица на загубата на енергија на повратен удар што квантот го доживува за време на процесот на емисија или апсорпција поради фактот што го пренесува моментумот на повратен удар на атомот што емитува или апсорбира. Овие енергетски загуби поради повратен удар се толку големи што линиите на емисија и апсорпција значително се поместуваат релативно едни на други. Како резултат на тоа, резонантната апсорпција (или флуоресценција), како што забележа тој, обично не се забележува на Х-зраците. За да може резонантната апсорпција на гама зраците да се набљудува, очигледно е дека мора вештачки да се создадат услови така што линиите на емисија и апсорпција се преклопуваат.
Така, во 1951 година, П.Б. Во овој случај, кинетичката енергија на движењето на изворот се додава на енергијата на гама квантот и, според тоа, можно е да се избере брзина со која состојбата на резонанцијата е целосно обновена. Но, неколку години подоцна, Мосбауер неочекувано нашол поедноставен начин да го реши овој проблем, во кој губењето на одвратното враќање било спречено уште на самиот почеток. Научникот постигнал флуоресценција на гама зраците користејќи атоми како нивен извор радиоактивен изотопметален иридиум-191.
Иридиумот е кристална цврста материја, така што атомите што емитуваат и апсорбираат заземаат фиксна позиција во кристалната решетка. Ладење на кристалите течен азот, Мосбауер бил изненаден кога открил дека флуоресценцијата значително се зголемила. Проучувајќи го овој феномен, тој откри дека поединечните јадра кои емитуваат или апсорбираат гама зраци го пренесуваат импулсот на интеракцијата директно до целиот кристал. Бидејќи кристалот е многу помасивен во споредба со јадрото, благодарение на силна интеракцијаатомите во цврсти материи, енергијата на повратен удар не се пренесува во посебно јадро, туку се претвора во вибрациона енергија на кристалната решетка, како резултат на тоа, не се забележува поместување на фреквенцијата кај емитираните и апсорбираните фотони. Во овој случај, линиите на емисија и апсорпција се преклопуваат, што овозможува да се набљудува резонантната апсорпција на гама зраците.
Овој феномен, кој Мосбауер го нарече „еластична нуклеарна резонантна апсорпција на гама зрачење“, сега се нарекува Мосбауер ефект. Како и секој ефект што се јавува во цврста супстанца, зависи од кристалната структура на супстанцијата, температурата, па дури и од присуството на најмалите нечистотии. Научникот, исто така, покажа дека потиснувањето на нуклеарното одвраќање со помош на феноменот што го откри, овозможува да се генерираат гама зраци, чија бранова должина е константна до една милијарда (= 10-9 cm). На сл. Слика 1 покажува дијаграм на неговото експериментално поставување.
Всушност Целосен описЕфектот Mössbauer бара употреба на знаење од различни гранки на квантната механика, па затоа во оваа статија се фокусиравме само на повеќето општи одредбинеговиот пристап.

Во последователните експерименти (следејќи го иридиумот, беа проучувани и други објекти: 187 Re, 177 Hf, 166 Er, 57 Fe и 67 Zn, во кои беше забележана и резонантна апсорпција без одвратност), Мосбауер конечно ја потврди точноста на објаснувањето на ефектот на резонантна гама флуоресценција без одвратност забележана од него и во исто време обезбеди основа за експерименталната методологија за сите последователни студии на овој феномен.
Со проучување на поместувањата на линиите на емисија и апсорпција, може да се добие исклучително корисни информацииза структурата на цврстите материи. Смените може да се измерат со помош на Mössbauer спектрометри (сл. 2).

Ориз. 2. Поедноставен дијаграм Mössbauer спектрометар

Изворот на гама квантите, со помош на механички или електродинамички уред, се поставува во повратно движење со брзина во однос на апсорберот. Со помош на детектор за гама зрачење, се мери зависноста од брзината на интензитетот на протокот на гама квантите што минуваат низ апсорберот.
Сите експерименти за набљудување на спектрите на Мосбауер се сведуваат на набљудување на зависноста на апсорпцијата (поретко, расејување) на гама зраците во испитуваниот примерок од брзината на движење на овој примерок во однос на изворот. Без да навлегуваме во детали за дизајнот на различни експериментални објекти, треба да се забележи дека класичниот дизајн на спектрометарот Mössbauer ги вклучува следните главни елементи: извор на зрачење, апсорбер, систем за движење на изворот во однос на апсорберот и детектор.

Општи апликацииметод

По објавувањето на првиот труд на Мосбауер, беше потребно околу една година пред другите лаборатории да почнат да ги повторуваат и прошируваат неговите експерименти. Првите експерименти за верификација беа спроведени во САД (Лос Аламос научна лабораторијаи Националната лабораторија Argonne). Згора на тоа, интересно, истражувањето во лабораторијата во Лос Аламос започна со облог помеѓу двајца физичари, од кои едниот не веруваше во откритието на Мосбауер, а другиот го повтори неговиот експеримент и на тој начин го доби облогот (тие забележаа гама линија на 67 Zn). Значително зголемување на публикациите на оваа тема беше забележано по откривањето на ефектот Mössbauer во 57 Fe, извршено независно и на Универзитетот Харвард, Националната лабораторија Argonne, итн. Леснотијата со која ефектот може да се забележи во 57 Fe, неговата огромна магнитудата и неговото присуство до температури над 1000 °C, ја направија оваа област на истражување достапна дури и за лаборатории со многу скромна опрема.
Физичарите набрзо открија дека со помош на ефектот Мосбауер, е можно да се одредат животниот век на возбудените состојби на јадрата и големината на самите јадра, точните вредности на магнетните и електричните полиња во близина на емитер-јадрата и фононските спектри на цврстите материи. . За хемичарите, најважните два параметри се покажаа дека се хемиското поместување на резонантниот сигнал и т.н.
Како резултат на тоа, во физиката на цврста состојба, најголем развој добија истражувањата кои го користат Мосбауеровиот ефект на магнетната структура и магнетните својства на елементите и соединенијата, особено на легурите. Особено забележлив напредок во оваа насока е постигнат во работата на ретките земјени елементи. Втората најважна област на истражување беше проучувањето на динамиката на кристалната решетка.
Работите беа сосема поинакви во хемијата. Како што се испостави, со помош на сигнали за спектроскопија на гама-резонанција, можно е да се направат одредени заклучоци за електричното поле во центарот на атомот и да се решат проблеми типични за хемијата поврзани со природата хемиска врска. Спектроскопијата на Мосбауер овозможи да се решат многу структурни прашања хемиски соединенија, ја најде својата примена во хемиската кинетика и хемијата на зрачење. Овој метод се покажа како неопходен за одредување на структурите на биолошките макромолекули со особено големи молекуларни тежини.
Треба да се додаде дека спектроскопијата со гама резонанца се покажала како неверојатна висока чувствителност(5-6 реда на магнитуда повисоки отколку во нуклеарната магнетна резонанца), затоа, може да се разбере возбудата на хемичарите во раните 1960-ти-1970-ти. Страстите, сепак, малку стивнаа кога хемичарите се навикнаа на ситуацијата и ги открија ограничувањата во користењето на методот. Конкретно, V.I. Голдански, во својата книга посветена на примената на Мосбауеровиот ефект во хемијата, напиша: „Главните објекти на примена на ефектот на Мосбауер во хемијата, очигледно, се органоелементни соединенија и сложени соединенија. Во областа на органоелементните соединенија, од значаен интерес е споредбата на општата природа на елементарно-јаглеродните врски, која многу се разликува за преодните метали и металите од главните групи“. Но, оттогаш поминаа 30 години, а спектроскопијата со гама резонанца ја потврди нејзината ветувачка употреба за широк спектар на цели и предмети од хемијата.

Хемиски примени на методот

Положбата на резонантниот сигнал зависи од електронската средина во која се наоѓа јадрото што го емитува квантот. Добивањето нов тип на физички информации за електронската средина на јадрата несомнено отсекогаш било од значаен интерес за хемијата.
Решавање прашања за природата на хемиските врски и структурата на хемиските соединенија.Бидејќи главните параметри на спектрите на Мосбауер - како што се хемиските поместувања и четворополските разделби - во голема мера се одредени од структурата на валентноста електронски школкиатоми, тогаш првата природна можност за хемиска примена на овој ефект беше проучувањето на природата на врските на овие атоми. Во овој случај, наједноставниот пристап кон проблемот беше да се направи разлика помеѓу два типа врски - јонски и ковалентни - и да се оцени придонесот на секоја од нив. Но, треба да се забележи дека ова е наједноставниот пристап, бидејќи не треба да заборавиме дека самата разлика помеѓу хемиските врски во јонски и ковалентни е прилично грубо поедноставување, бидејќи не зема предвид образовни можности, на пример, донаторски-акцепторски врски, врски кои вклучуваат повеќецентрични орбити (во полимери) и други откриени во последните децении.
Параметар како хемиско поместување може да биде во корелација со степенот на оксидација на елементарните атоми во молекулите на супстанците што се испитуваат. Особено добро се развиени дијаграмите за корелација на изомерни (хемиски) поместувања на 57 Fe за соединенија на железо. Како што е познато, железото е составен дел на многу биосистеми, особено хемопротеини и системи од непротеинска природа (на пример, содржани во микроорганизми). Во хемијата на животните процеси, значајна улога играат редокс реакциите на порфиринските железни комплекси, во кои железото се наоѓа и во различни валентни состојби. Биолошката функција на овие соединенија може да се открие само кога се достапни детални информации за структурата на активното место и електронски состојбижелезо во различни фази на биохемиски процеси.
Како што споменавме погоре, важни предметиПримената на Мосбауеровиот ефект во хемијата се органоелементи и сложени соединенија. Во областа на органоелементните соединенија, од значителен интерес беше споредбата на општата природа на елементарно-јаглеродните врски, кои се многу различни за преодните метали и металите од главните групи (на пример, работата на А.Н. Несмејанов).
Така, користејќи го ефектот Мосбауер, беа направени споредби на ацетиленид комплекси на голем број преодни метали. Особено успешни студии се спроведени за металните циклопентадиенилиди M(C 5 H 4) 2, особено за структурите „сендвич“ слични на фероцен.
Важна примена на овој ефект е разјаснувањето на структурата на железниот додекакарбонил. Резултатите од прелиминарните студии за дифракција на Х-зраци покажаа дека атомите на железо се локализирани на аглите на триаголникот во овие молекули. Затоа беше потребно толку долго да се усогласат овие резултати со спектрите на Мосбауер на железо додекакарбонил, бидејќи вториот исклучува каква било симетрична триаголна структура. Повторените експерименти истовремено користејќи ги методите на анализа на дифракција на Х-зраци и спектроскопија на Мосбауер покажаа дека изборот дефинитивно може да се направи само на линеарни структури.
Посебно ја забележуваме употребата на Mössbauer ефектот при определување на структурите на биомолекулите. Во моментов, структурата на протеините се определува речиси исклучиво со дифракција на Х-зраци на единечни кристали на овие протеини (види за ова: Директни методи во кристалографијата со Х-зраци. Хемија, 2003, бр. 4).
Сепак, овој метод има ограничувања поради молекуларна тежинасистеми кои се изучуваат. На пример, молекуларната тежина од 150.000 g/mol, која ја има гама имуноглобулинот, е горна границада се определи структурата со методот на последователни изоморфни замени. За протеини со поголема молекуларна тежина (на пример, каталаза, хемоцијанин, вирус на мозаик од тутун итн.), Неопходно е да се користат други методи. Токму тука успешно се докажа методот на резонантно расејување на гама зрачење без повратен удар на јадрата од 57 Fe. Овој метод користи интерференција помеѓу гама зрачењето расфрлано на електронските обвивки на сите атоми во кристалот и на некои јадра 57Fe вградени во кристалот на одредени позиции во единицата ќелија (расејување на Мосбауер).
Хемиска кинетика и радијациона хемија.Заедно со прашањата за структурата на хемиските соединенија, ефектот на Мосбауер активно се користи во хемиската кинетика и хемијата на зрачење. Покрај можноста за директно добивање на кинетички криви во целост во еден експеримент (врз основа на фреквенцијата на примероците при одредена фиксна карактеристична брзина на движење), овде се особено интересни набљудувањата на нестабилните меѓупроизводи. При спроведување на реакции во течна фаза, станува неопходно да се запре процесот со замрзнување на смесата за секое набљудување на спектарот на Мосбауер. Во случај на топохемиски процеси (особено за зрачење-топохемиски процеси), можно е континуирано набљудување на промените во спектарот на Mössbauer во текот на реакцијата.
Несомнено, треба да се споменат и други доста ветувачки примени на методот на спектроскопија Mössbauer. Како прво, овој ефект стана корисна алатка за решавање на голем број проблеми во физичката хемија на полимерите, особено проблемот со стабилизацијата на полимерот. Се користи и како анализатор во методот на означен атом. Конкретно, беа спроведени експерименти за проучување на метаболизмот на железото вклучено во црвените крвни зрнца на цицачите и во митохондриите на бактериите.

Послеговор

Се разбира, методот на Mössbauer спектроскопија не е толку широко користен во хемиските истражувања како, на пример, добро познатите методи на NMR, инфрацрвена и масена спектроскопија. Ова се должи и на малата достапност и сложеност на опремата и на ограничениот опсег на предмети и задачи што треба да се решат. На крајот на краиштата, самиот ефект е забележан врз јадрата на не сите елементи и изотопи9. Сепак, неговата употреба е многу релевантна во комбинација со други истражувачки методи, особено со радио спектроскопија.
ВО последните годиниРазвиени се студии за спектрите на Мосбауер при високи притисоци. Иако вторите имаат релативно слаб ефект врз електронските обвивки на атомите, сепак, параметрите на спектрите на Mössbauer се мерат во зависност од притисокот. нови информациина интеракцијата на јадрото со електронската средина. Во споредба со другите методи, спектроскопијата на Мосбауер во студиите под висок притисок е уште почувствителна на енергетските промени.

ЛИТЕРАТУРА

Р.Л. Rckstossfreie Kernresonanzapsorption von Gammastrahlung. Nobelvortrag 11 декември 1961 година. Le Prix Nobel en 1961. Стокхолм: Impremerie Royale P.A.Norstedt & Sner, 1962 година,
S. 136–155;
Голдански В.И.. Мосбауер ефект. М.: Издавачка куќа на Академијата на науките на СССР, 1963 година;
Мосбауер Р.Л.Резонантна нуклеарна апсорпција на -кванти во цврсти материи без повратен удар. Успехи Физических Наук, 1960, с. 72, бр. 4, стр. 658–671.

MÖSSBAUER Рудолф Лудвиг(р. 31. I.1929) е роден во Минхен (Германија) во семејството на фототехничарот Лудвиг Мосбауер и неговата сопруга Ерна, роденото Ернст. Откако го добил своето почетно средно образование во едно од приградските училишта во Минхен (област Пасинг), потоа влегол во гимназијата, од која дипломирал во 1948 година.
Потоа, Мосбауер работел за една оптичка компанија една година, а потоа, откако поднел документи до одделот за физика на Вишата техничка школа во Минхен (сега Технички универзитет), во 1949 година бил запишан како студент. Во 1952 година дипломирал, во 1955 година магистрирал, а во 1958 година, по одбраната на дисертацијата, докторирал филозофија.
При завршувањето на својата теза во 1953–1954 г. младиот човек работел како професор по математика во Математичкиот институт во Алма Матер. По дипломирањето, од 1955 до 1957 година бил асистент на Институтот за физика за медицински истражувања по име. М. Планк во Хајделберг, а во 1959 година станал асистент на Техничкиот универзитет во Минхен.
Докторската дисертација, во која е откриен ефектот што го носи неговото име, научникот ја извел под водство на познатиот минхенски физичар Х. Мајер-Лајбниц.
Отпрвин, резултатите добиени од Мосбауер не беа поддржани од повеќето научници и беа доведени во прашање. Сепак, една година подоцна, откако ја препознаа потенцијалната важност на овој ефект, некои од неговите противници целосно ја потврдија нивната валидност со нивните експериментални студии. Наскоро важноста на откритието беше препознаена од сите физичари, „ефектот Мосбауер“ стана сензација, а десетици научници од различни лаборатории ширум светот почнаа да работат во оваа област.
Во 1961 година, Мосбауер ја доби Нобеловата награда за физика „за неговото проучување на резонантната апсорпција на гама зрачењето и откритието во врска со ефектот што го носи неговото име“.
Мосбауер требаше да стане професор на Техничкиот универзитет во Минхен, но, разочаран од бирократските и авторитарните принципи на организационите структури на германските универзитети, тој, земајќи одмор во Хајделберг во 1960 година, отиде во САД во Калифорнискиот институт за Технологија на научен грант. Следната година таму ја добива титулата професор.
Во 1964 година, научникот се вратил во својата татковина и се упатил Факултет за физикаТехнички универзитет во Минхен, трансформирајќи го според типот организациски структуриамерикански универзитети. Некои научници на шега ја нарекоа оваа промена во структурата на германскиот јазик академско образование„втор Мосбауер ефект“. Работел на универзитетот до 1971 година.
Во 1972-1977 година Мосбауер го предводеше Институтот Макс Лау-Пол Ланжевин во Гренобл (Франција). Во 1977 година се вратил во Алма Матер, каде што продолжил да работи како професор по физика и во исто време научен директор на институт специјално создаден за развивање проблеми во областа на спектроскопијата на Мосбауер и Мосбауерографијата. Во 1980-1990-тите. го предводеше проектот Mössbauer-Parak-Hoppe за проучување на дифракцијата на Mössbauer гама квантите од биолошки објекти(мосбауерографија на протеини).
Во 1957 година, научникот се оженил со Елизабет Приц, дизајнерка. Двојката има еден син и две ќерки.
Мосбауер е член на Американското, Европското и Германското здружение за физика, Индиската академија на науките и Американската академија за уметности и науки. Научникот беше награден со почесни докторати од универзитетите во Оксфорд, Лестер и Гренобл.
Покрај Нобеловата награда, Мосбауер доби награда за научни достигнувања од Американската истражувачка корпорација (1960 година) и медалот Е. Гресон од Институтот Френклин (1961 година). Добитник е и на Рентгеновата награда на Универзитетот во Гисен (1961).

Гама зрачење е електромагнетно зрачење со кратки бранови со бранова должина помала или еднаква на 10-8 cm; има изразени корпускуларни својства, односно се однесува како прилив на честички - гама кванти или фотони.
Еден од начините за опишување на квантно механички феномени; покажува колку брзо се менуваат одредени параметри кои ја карактеризираат состојбата на системот со текот на времето (во однос на овој случај, на пример, ширината на спектралната линија).
Треба да се напомене дека младиот научник имал потешкотии да го добие овој изотоп на иридиум за експерименти од англиски колеги. Тоа беше тешко повоено време во Германија; Недостасуваа многу супстанции, како и инструменти неопходни за истражување.
Добиените резултати беа во спротивност со тогаш прифатените идеи за резонантната нуклеарна флуоресценција, иако тие не покренаа сомнеж за нивната исправност. Сè што недостасуваше беше теоретско толкувањеефект. Потоа, по совет на неговиот претпоставен, Мосбауер ја прочитал статијата на В. Ламб (1939) за теоријата на интеракцијата бавни неутронисо кристали. Како што се испостави, неговата теорија може успешно да се примени на феноменот забележан од Мосбауер. Парадоксот беше во тоа што истражувачите кои работеа со неутрони беа многу запознаени со оваа работа на Ламб, но не им падна на памет да ги применат неговите резултати во проучувањето на гама флуоресценцијата; во исто време, оние кои се занимаваа со резонантно расејување и апсорпција на гама зраци не се свртеа кон достигнувањата на соседното поле на нуклеарната физика. Со примена на пресметките на Ламб на гама зраците, Мосбауер можеше да ги објасни своите резултати.
Фонон е квант на вибрационо движење на кристалните атоми.
Промената на енергијата на нуклеарната транзиција, т.е. енергијата на гама квантумот апсорбирана од примерокот во споредба со емитираната, поврзана со разликата во електронската средина на јадрата во примерокот и изворот, се нарекува изомерна, или хемиски, поместување и се мери како вредност на брзината на изворот при кој се забележува максимална апсорпција на гама зраци.
Интеракцијата на четириполскиот момент на јадрото (што се подразбира како величина што го карактеризира отстапувањето на распределбата Електрично полнењево атомското јадро од сферично симетрично) со нерамномерно електрично поле доведува до расцепување на нуклеарните нивоа, како резултат на што не се забележуваат една, туку неколку линии во спектрите на апсорпција. Студијата за разделување на четирипол овозможува да се добијат информации за електронските конфигурации на атомите и јоните.
Реакциите во цврста фаза се случуваат локално на истото место каде што се формира цврстата фаза на производот.

Статијата е подготвена со поддршка на преведувачката агенција Амира-Дијалект. Ако ви треба превод заверен на нотар, најдобро решение би било да ја контактирате преведувачката агенција Амира-Дијалект. Бидејќи на голем број конзулати им е потребен превод заверен на нотар за да се добие виза, не треба да си го губите времето. Преведувачката агенција Амира-Дијалект вработува само висококвалификувани специјалисти кои што е можно поскороќе исполнува нарачки од секаква сложеност.

Страница 1

Нуклеарна гама резонанца (НГР) - емисија или апсорпција на гама зраци од цврсто тело без производство на фонони во него - не е една од магнетните резонанци.

Нуклеарната гама резонанца (ефект на Мосбауер) овозможува да се добијат вредни информации за структурата на електронските обвивки на атомите кои содржат јадра на Мосбауер. Значаен недостаток на методот е ограничениот број на елементи практично достапни за истражување. ВО оваа работаБеше направен обид да се надмине ова ограничување користејќи ги резултатите од мерењата на Mössbauer на јадрата Sn119 и Sb121 на атомите на калај и антимон вклучени во соединенијата, како и на јадрата Fe57 на атоми на нечистотија на железо како критериум за применливост. различни пристапиво теоретската пресметка на ефективни полнежи на атомите во соединенија од типот што се разгледува.

Нуклеарна гама-резонантна спектроскопија (Mössbauer спектроскопија) открива слаби нарушувања нивоа на енергијажелезни јадра од околните електрони. Овој ефект е феноменот на емисија или апсорпција на меко в-зрачење без нуклеарно повлекување. Нуклеарната транзиција што ни е интересна со енергија од 14 36 keV се јавува помеѓу состојбите / 3/2 и / 1/2 од изотопот Mössbauer 57Fe, каде што / е нуклеарниот спин квантен број. За протеин со молекуларна тежина од 50.000 кој врзува 1 атом на железо по молекула, а во отсуство на изотопско збогатување, ова одговара на масата на примерокот од 25 g. Повеќенуклеарните протеини што се разгледуваат овде содржат многу повеќе железо и се сосема погодни за студија со спектроскопија на нуклеарна гама резонанца. Четири се нашироко проучени можни видовиинтеракции помеѓу јадрото 57Fe и неговото електронско опкружување: поместување на изомер, расцепување четирипол, нуклеарни магнетни хиперфини интеракции, нуклеарни Zeeman интеракции.

Суштината на нуклеарната гама резонанца, или таканаречениот ефект на Мосбауер, е дека квантите што се емитираат за време на транзицијата на возбуденото јадро во основната состојба можат да бидат апсорбирани во рамнотежа од невозбудени јадра со преминот на второто во возбудена состојба. Сличен феномен е добро познат во конвенционалната оптика; единствено значајно е тоа што со компаративно голем импулснекој би очекувал силен одвратен од y-квантите, како оној што емитува; а кај апсорбирачкото јадро и со тоа неможноста за резонантна апсорпција поради доплеровиот ефект. Mössbauer покажа дека, барем во значителен дел од случаите, одвратноста се апсорбира од кристалот (или тешката молекула) како цврста целина, а феноменот на повлекување природно може да се занемари.

Феноменот на нуклеарна гама резонанца на атомските јадра се состои од нагло зголемување на веројатноста за апсорпција или расејување на гама квантите со енергија што одговара на возбудувањето на нуклеарните транзиции.

Студијата за нуклеарна гама резонанца покажа дека испитуваните честички на железо не биле оксидирани.

Користејќи анализа на дифракција на Х-зраци и нуклеарна гама резонанца, беше утврдено дека оваа промена во кристалната структура не е поврзана со промена на концентрацијата на јаглерод во цврстиот раствор, туку е предизвикана од реверзибилни премини на интерстицијални атоми (јаглерод) од октаедарски интерстици до дефекти на зрачење. Ваквите транзиции не бараат дифузија на јаглерод на значителни растојанија - тоа се случува во единечната ќелија. Зголемената концентрација на точкести дефекти создадени со зрачење во кристалната решетка на мартензит стимулира транзиции на интерстицијалните атоми од една позиција во друга, што е енергетски поповолно на дадени температури.

Спроведовме набљудувања на нуклеарна гама резонанца во примероци од различни масивни повеќекомпонентни калај чаши и стаклени влакна од истите хемиски состав. Стаклените композиции се дадени во табелата.

Спроведовме студија за нуклеарна гама резонанца во сложени соединенија на железо со анјони на 4-бутироил-и 4-бензоил-123-три-азол. Спектрите се добиени на механички NGR спектрометар со користење на извор на Co57 во хром.

Обработка на експериментални податоци за нуклеарна гама резонанца е можна само ако спектрометарот NGR е калибриран според брзините и се утврдат позициите на линиите за апсорпција на која било супстанција избрана како стандард. Вообичаено, како стандард се користат супстанции кои можат лесно да се произведат и репродуцираат под идентични услови. Тие мора да бидат стабилни, мора да имаат доволно голема веројатност за апсорпција - y-кванти без губење на енергија поради одвраќање, нивните Mössbauer спектри мора да бидат тесна линија, карактеризирана со мало поместување на температурата.

Иако квадрупното разделување го комплицира изгледот на спектрите на нуклеарна гама-резонанција (NGR) (сл. 111 6), тоа помага да се извлечат голем број важни заклучоци за структурата и симетријата на соединенијата што се испитуваат. Ова соединение (кое служеше како чистач) беше синтетизирано со помош на изотоп 1291, долговечен производ на реакција на фисија. Комплексен погледспектарот се должи и на четворополското расцепување и на фактот дека јодот се наоѓа на две различни позиции во ова соединение.

Презедовме систематско проучување со методот на нуклеарна гама резонанца (НГР) на соединенија на калај со елементи од петтата и шестата група, како и калкогенидни полупроводнички очила во системот арсен - селен - калај со цел да се добијат информации за хемиската врска и внатрешни кристални полиња во овие соединенија.

Проучувањето на тесни линии се врши со помош на методот на нуклеарна гама резонанца, која вообичаено се нарекува Mössbauer спектроскопија. На сл. Слика 8.14 покажува типично експериментално поставување.

Методот на Mössbauer спектроскопија, понекогаш наречен нуклеарна гама-резонантна спектроскопија (NGR), се заснова на проучување на апсорпцијата на y-зрачењето од изворното јадро од страна на јадро од истиот изотоп сместено во примерокот што се испитува. Условите за резонанца се исполнети само кога ефектот на повратен удар на јадрата за време на емисијата и апсорпцијата на y-квантите исто така е елиминиран, а доплеровиот ефект исто така се компензира на некој начин. Методот беше развиен токму од моментот кога тоа беше разбрано, а уште порано беше експериментално утврдено дека е едноставен и речиси единствен можен начинелиминирање на загубите при поврат.

Енергијата на јадрата е квантизирана. Кога јадрото преминува од возбудена состојба во основна состојба, се емитува -квант со енергија. Повеќе можно значењеова ух енергијата за бескрајно мрзливо слободно јадро е еднаква наразликата помеѓу енергиите на нејзината земја и возбудените состојби: . Обратниот процес одговара на апсорпција на g-квант со енергија блиску до .

Кога збир на слични јадра се возбудени на исто ниво, енергијата на емитираните кванти ќе се карактеризира со одредено ширење околу просечната вредност.

Сл. 1.13 Дијаграм кој илустрира квантни транзиции со емисија и апсорпција на електрични кванти (а) и појава на линии за емисија и апсорпција во оптичките (б) и нуклеарните (в) случаи.

Контурата на лентата за апсорпција е опишана со истиот однос како и контурата на опсегот на емисија (сл. 1.13). Јасно е дека ефектот на резонантната апсорпција на електричното зрачење на оптичкиот спектар, кога оптички квантите емитирани за време на транзицијата на електроните на возбудените атоми во основнитеЕлектричните нивоа резонантно се апсорбираат од супстанца која содржи атоми од ист тип. Феноменот на статичка резонантна апсорпција е јасно забележан, на пример, во натриумова пареа.

За жал, феноменот на резонантна нуклеарна апсорпција на слободните јадра не е забележан. Причината е што моделот на мрзливи јадра (атоми), кога енергетските загуби за повраток се мали во однос на, важи за оптичка резонанца и е целосно неприменлив за нуклеарна резонанца. Гама зраци кои се емитуваат при нуклеарни транзиции имаат значително повеќе повисока енергија– 10-ки и стотици кеВ(во споредба со неколку десетици eV за кванти видлива област). Со споредливи вредности на животниот век и, соодветно, блиски вредности на природната ширина на електричните и нуклеарните нивоа во нуклеарен настанПовратната енергија игра уште позначајна улога во емисијата и апсорпцијата:

каде што повратниот импулс на јадрото е еднаков по големина на моментумот на емитираниот квант, m е масата на јадрото (атом).

Затоа, во оптичкиот случај, резонанца на слободните јадра не е забележана (види Сл. 1.13 b и c). Рудолф Мосбауер, проучувајќи ја апсорпцијата на квантите што ги емитира изотопот Ир, открил во кристалот Ир, спротивно на пророштвата, дека теорија на зрачење, зголемено расејување-кванти на ниски температури (T≈77K). Тој покажа дека набљудуваниот ефект е поврзан со резонантната апсорпција на -квантите од јадрата на атомите на Ир и ја објасни неговата природа.

Во експериментите за ефектот на Мосбауер, не се мерат самите појаси на емисија (или апсорпција), туку резонантните криви на апсорпција (опсег на Мосбауер). Уникатната имплементација на методот на нуклеарна гама-резонанца во хемијата и физиката на цврста состојба е оправдана со фактот дека ширината на компонентите на опсегот Mössbauer l линиите за физичка резонанца се помали од енергиите на магнетнитеи електронски интеракции на јадрото со електроните што го опкружуваат. Ефектот Mössbauer е моќен начин за проучување на широк опсег на феномени кои влијаат на овие интеракции.

Едноставна шема за набљудување на Mössbauer ефектот во g геометрија на преносвклучува извор, апсорбер (тесен стандард на материјалот што се проучува) и сензор за г-зраци (сл. 1.14).

Ориз. 1.14 Шема на експериментот Mössbauer: 1 – електродинамички вибратор, поставување различни значењабрзина на изворот; 2 – Mössbauer извор; 3 – апсорбер што содржи јадра на изотопот Mössbauer; 4 – сензор за g-кванти што минува низ апсорберот (обично пропорционален бројач или фотомултипликатор).

Изворот на зраците мора да има одредени квалитети: има долг периодполуживот на јадрото, во случај на негово распаѓање, јадрото на резонантниот изотоп се раѓа во возбудена состојба. Енергијата на транзицијата на Мосбауер треба да биде релативно мала ( така што енергијата на враќање не ја надминува енергијата потребна за поместување на атом и јазол на кристалната решетка), линијата на емисија е тесна (ова обезбедува најголема резолуција) и можноста за зрачење без позадина е голема. Изворот на г-квантите во повеќето случаи се добива со воведување на изотоп на Мосбауер во железна матрица со помош на дифузно жарење. Материјалот на матрицата мора да биде дија- или парамагнетен (магнетното разделување на нуклеарните нивоа е исклучено).

Како апсорбери се користат тенки стандарди во форма на фолија или прав. При одредување на потребната дебелина на стандардот, неопходно е да се земе предвид можноста за ефектот на Мосбауер (за необоено железо, најдобрата дебелина е ~20 µm). Најдобра дебелина I е резултат на компромис помеѓу потребата за работа со тесен апсорбери имаат најголем ефект на апсорпција. За да се регистрираат фотоните кои поминале низ стандардот, пошироко се користат сцинтилации и пропорционални бројачи.

Добивањето опсег на апсорпција на резонантна (или опсег на Mössbauer) подразбира промена на критериумот на резонанција, поради што е неопходно да се модулира енергијата на -квантите. Моментално се применува метод на временска модулација базиранаврз основа на доплеровиот ефект (во повеќето случаи, движењето на изворот на г-зраци во однос на апсорберот е наведено).

Енергијата на г-квантот поради Доплеровиот ефект се менува за количината

Каде - абсолутна вредностбрзина на движење на изворот во однос на апсорберот; с – брзина на светлината во вакуум; – аголот помеѓу насоката на движење на изворот и насоката на емисија на g-кванти.

Бидејќи во искуството аголот перцепира само две вредности =0 и , тогаш ∆E = (позитивниот симбол одговара на пристапот, и негативни– отстранување на изворот од апсорберот).

Во отсуство на резонанца, на пример, кога нема јадро на резонантниот изотоп во апсорберот или кога брзината на Доплер е многу висока (што одговара на уништувањето на резонанцијата поради многу огромна конфигурација на квантната енергија), најголемиот делзрачењето што се емитува во насока на апсорберот влегува во сензорот што се наоѓа зад него.

Сигналот од сензорот се засилува, а пулсирањата од поединечни фотони се снимаат од анализаторот. Обично снимениот број е - кванти за униформни временски периоди на различни .Во случај на резонанца, g-квантите се апсорбираат и повторно се емитуваат од апсорберот во случајни насоки (сл. 1.14). Во исто време, количината на зрачење што влегува во сензорот е минијатуризирана.

Во експериментот Мосбауер, зависноста на интензитетот на зрачењето што се пренесува преку апсорберот (бројот на импулси регистрирани од сензорот) од релативна брзинаизвор. Ефект на апсорпција определена со релацијата

каде е бројот на g-кванти снимени од сензорот во одредено време со вредноста на брзината на доплер (во експериментот користете дискретно брзо бирањети); – истото за , кога нема резонантна апсорпција. Зависност и поставување на обликот на резонантната апсорпциона крива на легурите и соединенијата на железо и лежи во границите од ±10 mm/s.

Можноста за ефектот на Мосбауер е одредена од опсегот на фононот на кристалите. Во регионот на ниски температури (), можноста достигнува вредности блиски до единство, а во регионот на високи () е многу мала. Сите други работи се еднакви ја критериумите можноста за апсорпција без позадинаа има повеќе зрачење во кристалите со највисока температура Debye (ја одредува цврстината на меѓуатомската врска).

Можноста за ефект е одредена од опсегот на еластични вибрации на атомите во кристалната решетка. Линијата Mössbauer е интензивна ако амплитудата на атомските вибрации е мала во споредба со брановата должина на r-квантите, т.е. на ниски температури. ВО во овој случајопсегот на емисија и апсорпција се состои од тесен резонантен опсег (процеси без позадина) и широки компоненти,поради конфигурацијата на вибрационите состојби на решетката при емисија и апсорпција на g-квантите (широчината на вторите е за 6 реда на големина поголема од ширината на резонантната лента).

Анизотропијата на меѓуатомската врска во решетката ја одредува анизотропијата на амплитудата на атомските вибрации и, како што следува, различната можност за апсорпција без позадина во различни кристалографски насоки. За единечни кристали, на овој начин може да се измерат не само просечните туку и аголните зависности.

Во приближувањето на тесниот апсорбер, можноста за транзиции без позадина е пропорционална на површината под кривата на резонантната апсорпција. Нуклеарната гама резонанца може да се користи за проучување на вибрационите параметри на цврста решетка или атоми на нечистотија во оваа решетка. Поудобно експериментално искуство Параметарот во овој случај е областа на опсегот S, бидејќитоа е интегрална карактеристика и не зависи од обликот на опсегот на емисија на резонантните кванти и самоапсорпцијата во изворот. Оваа област е зачувана кога опсегот е поделен на неколку компоненти како резултат на хиперфини интеракции.

Едноставниот опсег на резонантна апсорпција на тесен апсорбер е единечна линија со лоренцова форма. Интензитетот на минатото преку апсорберот на зрачење е максимум малапсорпција. Како пример на сл. Слика 1.15 ги прикажува Mössbauer опсегот на неизвалкано железо.

Ориз. 1,15 Mössbauer опсег на чисто железо.