สารบัญ: ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ การดูดกลืนเรโซแนนซ์นิวเคลียร์ของรังสีแกมมา เทคนิคของการทดลอง Mössbauer การโต้ตอบแบบไฮเปอร์ไฟน์และพารามิเตอร์ของ Mössbauer การใช้งานจริงวิธีการ: - การวิเคราะห์เฟสในวัสดุศาสตร์และธรณีเคมี - การวิเคราะห์พื้นผิว - เอฟเฟกต์ไดนามิก

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์ (Mossbauer effect) กระบวนการเรโซแนนซ์ของอะตอมในช่วงความยาวคลื่นแสงเป็นที่รู้จักกันดี เขาถูกทำนายโดย D. Rayleigh และพบเขา การยืนยันการทดลองในปี 1904 ในการทดลองอันโด่งดังของโรเบิร์ต วูด ซึ่งวูดใช้แสงสีเหลืองที่ปล่อยออกมาจากอะตอมโซเดียม (เรียกว่า เส้นโซเดียม D) ซึ่งสามารถผลิตได้โดยการใส่เกลือแกงจำนวนเล็กน้อยลงในเปลวไฟ เส้น D แต่ละเส้นสอดคล้องกับความถี่การสั่นสะเทือนตามธรรมชาติของอะตอมโซเดียม หรือถ้าให้ละเอียดกว่านั้นคืออิเล็กตรอนด้านนอกของอะตอมนี้ ในการสังเกตการสั่นพ้อง จำเป็นต้องมีอะตอมโซเดียมอื่นๆ ที่ไม่อยู่ในเปลวไฟ ไม้ใช้ขวดแก้วอพยพที่มีโลหะโซเดียมจำนวนเล็กน้อย ความดันไอโซเดียมจะเป็นเช่นนั้นเมื่อถูกความร้อนด้านบน อุณหภูมิห้องปริมาณไอโซเดียมในกระบอกสูบก็เพียงพอที่จะทำการทดลองได้ หากแสงจากเปลวไฟโซเดียมส่องไปที่บอลลูน จะสังเกตเห็นแสงสีเหลืองจางๆ อะตอมของโซเดียมในขวดทำหน้าที่คล้ายกับส้อมเสียงที่ปรับจูน พวกมันดูดซับพลังงานของลำแสงสีเหลืองที่ตกกระทบแล้วฉายแสงไปในทิศทางที่ต่างกัน

ห้าสิบปีที่แล้ว ในปี 1958 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน รูดอล์ฟ ลุดวิก มอสส์บาวเออร์ ในปี 1958 กำลังทำงานวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกที่สถาบัน เอ็ม. พลังค์ในไฮเดลเบิร์ก นำเสนอต่อชาวเยอรมัน วารสารฟิสิกส์บทความเรื่อง “Nuclear Resonance Fluorescence of Gamma Radiance in Ir 191” ซึ่งตีพิมพ์เมื่อกลางปีเดียวกัน และในฤดูใบไม้ร่วงปี 2501 เขาได้ทำการทดลองครั้งแรกโดยใช้เอฟเฟกต์ Doppler เพื่อสแกนเส้นเรโซแนนซ์ ในตอนท้ายของปี 1958 เขาได้เผยแพร่ข้อมูลการทดลองที่ได้รับซึ่งวางรากฐานสำหรับข้อมูลใหม่ วิธีการทดลอง– สเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์ ซึ่งมักเรียกว่า Mössbauer spectroscopy (MS) ในปีพ.ศ. 2504 ได้มีการค้นพบและ พื้นฐานทางทฤษฎีปรากฏการณ์นี้ทำให้ Rudolf Mössbauer ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

อิทธิพลของผลการหดตัวต่อการดูดซับและการปล่อยรังสีแกมมาโดยนิวเคลียส พลังงานการหดตัว: 57 Fe พลังงานดอปเปลอร์: ET = 14.4 kOe V, เสื้อ 1/2 = 98 ns, G = 4.6 · 10 -9 oe V, → เอ้อ~ 2· 10 -3 จ. ใน

การกระจายพลังงานของแกมมาควอนตัมที่ปล่อยออกมาและดูดซับ สำหรับนิวเคลียสของอะตอมอิสระ สำหรับนิวเคลียสของอะตอมในโครงผลึกที่ อุณหภูมิต่ำ

การเปรียบเทียบพารามิเตอร์หลักระหว่างการเปลี่ยนผ่านทางอิเล็กทรอนิกส์และทางนิวเคลียร์ พารามิเตอร์การเปลี่ยนผ่าน พลังงานการเปลี่ยนผ่าน, ET (e.V) อายุการใช้งานเฉลี่ยของสถานะที่ตื่นเต้น (วินาที) ความกว้างของเส้นเรโซแนนซ์ตามธรรมชาติ, Γ=ħ/τ (e.V) ความละเอียดของพลังงาน, G/ET พลังงานหดตัว อัตราส่วน ER (e.V) ER/G การเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์สำหรับ Na D-line การเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ 57 Fe การเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ 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

พารามิเตอร์ทางนิวเคลียร์ของไอโซโทปหลักของMössbauer ไอโซโทป 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, ke V Gr/(mmms-1) =2 พิกัด Ig คือ 14. 41 67. 40 23. 87 37. 15 35. 48 57. 60 27. 72 22. 5 21. 6 26. 65 73. 0 77. 34 59 . 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+ 5 /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 ปริมาณธรรมชาติ % 2. 17 1. 25 8. 58 57. 25 6. 99 100 ไม่มี 13. 9 47. 8 18. 88 61. 5 100 ไม่มี การเสื่อมสลายของนิวเคลียส 57 Co ( EC 270 d) 61 Co (ß-99 m) 119 ม. สน.(ไอที 50 วัน) 121 ม. Sn (ß-76 y) 125 I (EC 60 d) 127 ม. เต (ß-109ง) 129 ม. 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) การจับ EC-อิเล็กตรอน, การสลายตัวของเบต้า-เบต้า, การเปลี่ยนแปลงของไอโซเมอร์ไอที, การสลายตัวของα-อัลฟา

แผนการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีส่งผลให้ประชากรในระดับ Mössbauer บนนิวเคลียส 57 Fe และ 119 ม. ส

ความน่าจะเป็นของกระบวนการเรโซแนนซ์ที่ไม่มีการหดตัว Lamb-Mössbauer factor f - ความน่าจะเป็นของกระบวนการดูดซับหรือการปล่อยรังสีแกมมาโดยไม่หดตัว f - ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการสั่นสะเทือน ตาข่ายคริสตัลคือความน่าจะเป็นของการกระตุ้นพื้นหลังในของแข็ง - จัตุรัสกลางแอมพลิจูดของการแกว่งไปในทิศทางของการแผ่รังสีแกมมาควอนตัม เฉลี่ยตลอดอายุของนิวเคลียสในสภาวะตื่นเต้น แล - ความยาวคลื่นของแกมมาควอนตัม

อิทธิพลของกระบวนการโฟนอนต่อการดูดกลืนหรือการกระเจิงโดยไม่หดตัว a b c สเปกตรัมการสั่นสะเทือนของโครงตาข่าย แข็ง a – แบบจำลองไอน์สไตน์, แบบจำลอง b-Debye, c- แบบจำลอง Born-Karman

อันตรกิริยาที่มีโทนสีพิเศษของพารามิเตอร์ Messbauer ของพารามิเตอร์อันตรกิริยาประเภท Messbauer คือการเปลี่ยนแปลงการผูกขาดทางไฟฟ้าระหว่างนิวเคลียสและ δ (มม./วินาที) โปรตอน ข้อมูลที่แยกออกมาของสถานะการหมุนของอะตอม (HS, LS, IS) ทางไฟฟ้า ระดับออกซิเดชันของการเกิดออกซิเดชัน APPECTION DEVERUPLE PERFECTION ΔEQ (mm/m/s/m/s/m/s/s/s/m ) อันตรกิริยาทางไฟฟ้าของสี่เท่าระหว่างโมเมนต์สี่เท่าของนิวเคลียสกับสนามไฟฟ้าที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน สมมาตรระดับโมเลกุล ลักษณะเฉพาะของแถบ โครงสร้าง สถานะการหมุนของอะตอม (HS, LS, IS) การแยกตัวของแม่เหล็ก ΔEM(mm/s) อันตรกิริยาของไดโพลแม่เหล็กระหว่างโมเมนต์แม่เหล็กของนิวเคลียสและ สนามแม่เหล็กธรรมชาติและขนาดของอันตรกิริยาทางแม่เหล็ก (เฟอร์โรแมกเนติก, แอนติเฟอร์โรแมกเนติก ฯลฯ

การเปลี่ยนแปลงของไอโซเมอร์ในสารประกอบที่มีธาตุเหล็กเมื่อใด การวัดเชิงทดลองการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของไอโซเมอร์ สิ่งสำคัญเสมอคือต้องใช้มาตรฐานใดในการกำหนดการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ดังนั้นสำหรับการวัดค่าที่ 57 Fe มาตรฐานอย่างเป็นทางการคือสารประกอบของไอโซโทป Na 2 หรือเหล็กที่เป็นโลหะ ไป 119 ม. Sn มาตรฐานที่ยอมรับโดยทั่วไปคือ Sn O2.

ปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าของควอดรูโพล การแยกควอดรูโพล ΔEQ ΔEQ โดยที่: m I=+I, +I-1, …, -I สำหรับ 57 Fe Iв=3/2, Io=1/2 ที่ η=0

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างไดโพลแม่เหล็กและสี่เท่าของไฟฟ้า โดยทั่วไปสำหรับ 57 Fe และสมมาตรตามแนวแกน (η=0):

กระบวนการคายประจุนิวเคลียส 57 Fe หลังจากการกระตุ้นด้วยเรโซแนนซ์ ประเภทของรังสีเอกซ์ที่ปล่อยออกมา ความเข้ม V (หน่วยสัมพันธ์) ความลึกทางออก การแผ่รังสีมอสส์บาวเออร์ 14, 4 0, 10 20 µm เอ็กซ์เรย์ K-shells 6.4 0.28 20 µm อิเล็กตรอนที่แปลงค่า K 7.3 0.79 10 nm 400 nm อิเล็กตรอนที่แปลงค่า L 13.6 0.08 20 nm 1.3 µm อิเล็กตรอนที่แปลงค่า M …… 14.3 0.01 20 nm 1.5 µm K – LL – อิเล็กตรอนสว่าน 5.5 0.63 7 นาโนเมตร 400 นาโนเมตร L – MM – ออเกอร์อิเล็กตรอน 0.53 0.60 1 นาโนเมตร 2 นาโนเมตร

พลวัตของปฏิกิริยาไฮเปอร์ไฟน์และการผ่อนคลาย วิธีการศึกษาที่มีธาตุเหล็ก คุณสมบัติทางแม่เหล็กอนุภาคนาโน หนึ่งในข้อมูลที่ให้ข้อมูลมากที่สุดคือ Mössbauer spectroscopy ไม่เหมือน การวัดทางแม่เหล็ก, Mössbauer spectroscopy สามารถเปิดเผยพลศาสตร์แม่เหล็กของอนุภาคนาโนในช่วงความถี่ 107 – 1,010 s-1 ซึ่งเป็นลักษณะของ “หน้าต่าง” ของ Mössbauer รูปร่างของสเปกตรัม Mössbauer ทดลองของวัตถุมิติต่ำจะซับซ้อนกว่ามากเมื่อเทียบกับสเปกตรัมของวัตถุขนาดใหญ่ สาเหตุอาจเป็นเพราะการซ้อนทับของชุดโครงสร้างไฮเปอร์ไฟน์แบบคงที่ เนื่องจากความแตกต่างในสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นของอะตอมเรโซแนนซ์ หรืออิทธิพลของกระบวนการไดนามิกประเภทต่างๆ (เช่น การแพร่กระจาย พาราแมกเนติก สปิน-สปิน การผ่อนคลายแบบหมุนขัดแตะ ฯลฯ

รูปร่างของสเปกตรัม Mössbauer ของวัสดุที่เรียงตามสนามแม่เหล็ก 1. กรณีได้รับการแก้ไขอย่างดี โครงสร้างที่ละเอียดมาก: 2. กรณีของการซ้อนทับของโครงสร้างไฮเปอร์ไฟน์ชุดใหญ่: 3. กรณีของการคลายตัวของซุปเปอร์พาราแมกเนติก: นี่คือความน่าจะเป็น p ของการเปลี่ยนทิศทางของโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมที่มุม /2 ระหว่างแกนของการดึงดูดแม่เหล็กอย่างง่าย q-ความน่าจะเป็นของการกลับรายการต่อหน่วยเวลา

การกระตุ้นแบบเลือกระดับย่อยของโครงสร้างไฮเปอร์ไฟน์แม่เหล็ก a) - แผนภาพของการเปลี่ยนระหว่างระดับย่อยนิวเคลียร์ของพื้นดินและสถานะตื่นเต้นของ -Fe, b) สเปกตรัม FEM ทดลองสำหรับ ฟิล์มบาง-Fe, c) - สเปกตรัมพลังงานของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายตามการกระตุ้นที่ระดับ -3/2, d) สเปกตรัมพลังงานของการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายเมื่อถูกกระตุ้นที่ระดับ +1/2

ก) - สเปกตรัมการดูดกลืนแสงของเกอไทต์ที่ใช้แทนอลูมิเนียม (8 โมล%) และสเปกตรัมการกระตุ้นแบบเลือก (จากบนลงล่าง) c) - สเปกตรัมการดูดซับของ goethite ที่ใช้แทนอลูมิเนียม (2 โมล%) และสเปกตรัมการกระตุ้นแบบเลือก (จากบนลงล่าง) ลูกศรแสดงถึงพลังงานของการแผ่รังสีที่น่าตื่นเต้น

เช่นเดียวกับเอฟเฟกต์Mössbauer

ดูค่า นิวเคลียร์เรโซแนนซ์แกมมาในพจนานุกรมอื่นๆ

แกมมา- และ. ภาษาอิตาลี ตัวอักษรดนตรี บันได ดนตรีร็อค แถว ลำดับเสียง - สารบัญพร้อมความหมายแบบนิ้ว
พจนานุกรมอธิบายของดาห์ล

แกมมา- ตาชั่ง ตัวอักษรตัวที่สามของอักษรกรีก - รังสี, รังสีแกมมา, หน่วย ไม่ (ทางกายภาพ) - เช่นเดียวกับ X-ray
พจนานุกรมอธิบายของ Ushakov

เสียงก้อง- ม. ฝรั่งเศส เสียง, ครวญเพลง, สวรรค์, ก้อง, ออกไป, ครวญเพลง, กลับ, เสียง; ความดังของเสียง ตามสถานที่ ตามขนาดของห้อง ความดังก้อง ความดังของเครื่องดนตรี โดยการออกแบบ........
พจนานุกรมอธิบายของดาห์ล

นิวเคลียร์- นิวเคลียร์, นิวเคลียร์ (พิเศษ) 1. การปรับเปลี่ยน ถึงแกนใน 1 และ 5 หลัก น้ำผลไม้. น้ำหนัก. 2. ปรับตามค่า เกี่ยวข้องกับนิวเคลียสของอะตอมหรือนิวเคลียสของเซลล์ (ทางกายภาพ, ชีวภาพ) ฟิสิกส์นิวเคลียร์ โครงสร้างนิวเคลียร์ของแบคทีเรีย
พจนานุกรมอธิบายของ Ushakov

แกมมา-- 1. ส่วนแรกของคำประสมที่แนะนำความหมาย: เกี่ยวข้องกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมา สารกัมมันตภาพรังสี(รังสีแกมมา แกมมาสเปกโตรมิเตอร์ แกมมาบำบัด ฯลฯ)
พจนานุกรมอธิบายโดย Efremova

แกมมาโกลบูลินเอ็ม— 1. หนึ่งในโปรตีนในพลาสมาในเลือดที่มีแอนติบอดีและใช้เป็นยารักษาโรคและป้องกันโรคสำหรับโรคติดเชื้อบางชนิด
พจนานุกรมอธิบายโดย Efremova

รังสีแกมมาเฉลี่ย— 1. รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นสั้นที่ปล่อยออกมาจากสารกัมมันตภาพรังสี
พจนานุกรมอธิบายโดย Efremova

แกมมาควอนตัม M— 1. ควอนตัมของรังสีแกมมา
พจนานุกรมอธิบายโดย Efremova

รังสีแกมมา Mn.— 1. เช่นเดียวกับ: รังสีแกมมา
พจนานุกรมอธิบายโดย Efremova

การติดตั้งแกมมาเจ— 1. เครื่องมือสำหรับการใช้ลำแสงรังสีแกมมาที่มีการควบคุมโดยตรง
พจนานุกรมอธิบายโดย Efremova

เรโซแนนซ์ เอ็ม.— 1. การกระตุ้นการสั่นสะเทือนของวัตถุหนึ่งด้วยการสั่นสะเทือนของอีกวัตถุหนึ่งที่มีความถี่เท่ากัน เช่นเดียวกับเสียงตอบสนองของวัตถุหนึ่งในสองวัตถุที่ปรับพร้อมๆ กัน 2. ความสามารถในการเสริม......
พจนานุกรมอธิบายโดย Efremova

แกมมา-- ส่วนแรกของคำที่ซับซ้อน มีส่วนช่วย: เกี่ยวข้องกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (รังสีแกมมา) ที่ปล่อยออกมาจากสารกัมมันตภาพรังสี การวิเคราะห์แกมมา, แกมมาแฟลช,........
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

ดาราศาสตร์รังสีแกมมา- ) -และ; และ. สาขาวิชาดาราศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาวัตถุในจักรวาลโดยใช้รังสีแกมมา
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

การระเบิดของรังสีแกมมา- ) -ก; ม. การเพิ่มขึ้นในระยะสั้นของรังสีแกมมาคอสมิก สังเกตการระเบิดของรังสีแกมมา
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

แกมมาโกลบูลิน- ) -ก; ม. หนึ่งในโปรตีนในพลาสมาในเลือดที่มีแอนติบอดี (ใช้เป็นยารักษาโรคและป้องกันโรคสำหรับโรคติดเชื้อบางชนิด)
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

การตรวจจับข้อบกพร่องแกมมา- ) -และ; และ. วิธีการทดสอบวัสดุและผลิตภัณฑ์โดยการวัดการดูดกลืนรังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาจากไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีของโลหะ (ใช้เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องที่ซ่อนอยู่)
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

รังสีแกมมา- -ฉัน; พ ฟิสิกส์ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นสั้นที่ปล่อยออกมาจากสารกัมมันตภาพรังสี กรัมเรเดียม
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

ควอนตัมแกมมา- -ก; ม. ควอนตัมของรังสีแกมมา การไหลของแกมมาควอนต้า การดูดกลืนรังสีแกมมาโดยนิวเคลียสของอะตอม
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

แกมม่าเลเซอร์- -ก; ม. เครื่องกำเนิดรังสีแกมมาเหนี่ยวนำ แก๊สเซอร์ สร้างเมือง
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

รังสีแกมมา- ) -ถึงเธอ; กรุณา ฟิสิกส์ = รังสีแกมมา
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

เครื่องวัดความหนาแน่นแกมมา- ) -ก; ม. อุปกรณ์สำหรับวัดความหนาแน่นของสสารโดยใช้รังสีแกมมา
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

สนามแกมมา- ) -ฉัน; พ
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

แกมมาสเปกโตรมิเตอร์- ) -ก; ม. อุปกรณ์สำหรับวัดพลังงาน (สเปกตรัมพลังงาน) ของรังสีแกมมา
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

แกมมาสเปกโทรสโกปี- ) -และ; และ. บท ฟิสิกส์นิวเคลียร์เกี่ยวข้องกับการศึกษาสเปกตรัมรังสีแกมมาและคุณสมบัติต่างๆ ของสภาวะตื่นเต้นของนิวเคลียสของอะตอม
พจนานุกรมอธิบายของ Kuznetsov

เอฟเฟกต์มอสบาเออร์
และการประยุกต์ในวิชาเคมี

ปรากฏการณ์ใหม่ค้นพบในปี 1958 โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Rudolf Ludwig Mössbauer คือการดูดกลืนรังสีแกมมาแบบเรโซแนนซ์โดยนิวเคลียสของอะตอมของของแข็งโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง พลังงานภายในร่างกาย (หรือไม่สูญเสียพลังงานควอนตัมส่วนหนึ่งเนื่องจากการหดตัวของนิวเคลียสในร่างกายที่เป็นของแข็ง) - ถูกเรียกว่าเอฟเฟกต์Mössbauer และนำไปสู่การสร้างทิศทางใหม่ของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ขอบเขตหลักของการใช้เอฟเฟกต์นี้คือฟิสิกส์และเคมีโซลิดสเตต

ความเป็นมาของปัญหา

รากฐานทางอุดมการณ์ของสเปกโทรสโกปีแบบเรโซแนนซ์แกมมาเริ่มเป็นรูปเป็นร่างเมื่อนานมาแล้ว และแน่นอนว่าการพัฒนาของมันได้รับอิทธิพลจากแนวคิดพื้นฐานของสเปกโทรสโกปีแบบออปติคัล โดยเฉพาะอย่างยิ่งความก้าวหน้าในสาขาที่เรียกว่าเรโซแนนซ์เรืองแสง
ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1850 เป็นที่ทราบกันว่าก๊าซ ของเหลว และของแข็งบางชนิด (เช่น สารประกอบฟลูออไรด์) ดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (โดยปกติจะเป็นแสงที่มองเห็นได้) และปล่อยรังสีออกมาอีกครั้งในทันที (ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าเรืองแสง) ในกรณีพิเศษที่เรียกว่าเรโซแนนซ์ฟลูออเรสเซนต์ รังสีที่ดูดซับและปล่อยออกมาจะมีพลังงาน ความยาวคลื่น และความถี่เท่ากัน
ข้อสันนิษฐานแรกเกี่ยวกับการมีอยู่ของการกระเจิงแบบเรโซแนนซ์ในอะตอมปรากฏในผลงาน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ J.W. Rayleigh และการทดลองครั้งแรกในทิศทางนี้ดำเนินการโดย R.W. Wood นักฟิสิกส์ทดลองชื่อดังชาวอเมริกันในปี 1902–1904 เพื่ออธิบายการกระเจิงแบบเรโซแนนซ์ เขาใช้การเปรียบเทียบทางกล
ปรากฏการณ์ของการเรืองแสงแบบเรโซแนนซ์ได้รับการอธิบายอย่างดีจากทฤษฎีของ N. Bohr ซึ่งมาแทนที่แนวคิดเก่า ( แบบจำลองควอนตัมอะตอม). อะตอมเปลี่ยนจากสภาวะตื่นเต้น ในสู่สถานะภาคพื้นดิน กปล่อยโฟตอนของความถี่ที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ในเมื่อโฟตอนดังกล่าวผ่านก๊าซที่ประกอบด้วยอะตอมเดียวกันกับตัวปล่อยก๊าซ ก็สามารถดูดซับได้ ทำให้อะตอมเป้าหมายตัวใดตัวหนึ่งเปลี่ยนสถานะเป็น
- หลังจากช่วงเวลาสั้นๆ อะตอมเป้าหมายที่ตื่นเต้นนี้จะสลายตัว และปล่อยโฟตอนที่มีความถี่เท่ากันออกมา ดังนั้น รังสีปฐมภูมิและรังสีทุติยภูมิจึงมีความถี่เท่ากัน แต่กระบวนการดูดกลืนและการปล่อยโฟตอนในเวลาต่อมามีความเป็นอิสระ และไม่มีความสัมพันธ์เฟสเฉพาะระหว่างเหตุการณ์กับคลื่นที่ปล่อยออกมา ปรากฏการณ์รังสีเรโซแนนซ์หลายแง่มุมได้รับการอธิบายอย่างถูกต้องบนพื้นฐานของทฤษฎีของบอร์และจากนั้นก็เริ่มพัฒนากลศาสตร์ควอนตัม - คำอธิบายโดยสมบูรณ์ของกระบวนการเปล่งแสง การดูดกลืนแสง และการเรืองแสงแบบเรโซแนนซ์เกิดขึ้นในภายหลังในช่วงปลายทศวรรษปี ค.ศ. 1920 และต้นทศวรรษปี ค.ศ. 1930นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน
แนวคิดที่ว่าระดับพลังงานของนิวเคลียสใกล้เคียงกับระดับอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมและการเปลี่ยนผ่านระหว่างพวกมันตามสมมุติฐานของบอร์นั้นมาพร้อมกับการแผ่รังสีหรือการดูดกลืน ได้รับการเปล่งออกมาครั้งแรกในผลงานของนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ซีดี เอลลิส ในช่วงต้นทศวรรษปี ค.ศ. 1920 ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1920 การค้นหาการเรืองแสงด้วยเรโซแนนซ์นิวเคลียร์ที่สอดคล้องกันดำเนินการโดยแวร์เนอร์ คุห์น นักถ่ายภาพเคมีชาวสวิส ซึ่งทำงานในเยอรมนีมาตั้งแต่ปี 1927 เขาแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ของการเรืองแสงด้วยเรโซแนนซ์ของอะตอมและนิวเคลียร์ดูคล้ายกันมาก แต่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างสิ่งเหล่านี้ที่ทำให้การทดลองกับนิวเคลียสซับซ้อนมากขึ้น
เป็นผลให้ในปี 1950 เท่านั้นที่นักวิทยาศาสตร์สามารถทำการทดลองนิวเคลียสทองคำ-198 ได้สำเร็จเป็นครั้งแรกและเข้าใจอุปสรรคที่มีอยู่ตามเส้นทางนี้ ในที่สุดปัญหานี้ก็ได้รับการแก้ไขโดยMössbauer เท่านั้น

การค้นพบของมอสส์บาวเออร์

ปัญหาที่แท้จริงคืออะไรและวิธีแก้ปัญหาโดย Mössbauer จะชัดเจนยิ่งขึ้นหากเราดูที่โครงสร้างของเคอร์เนล
ในบรรดาโครงสร้างทางทฤษฎีจำนวนมาก ต้นแบบของแบบจำลองอะตอมของ Bohr ดึงดูดความสนใจ - แบบจำลอง "เปลือก" ของนิวเคลียสอะตอม M. Goeppert-Mayer และ H. Jensen ผู้ได้รับรางวัล รางวัลโนเบลในวิชาฟิสิกส์ปี 1963 ตามแบบจำลองนี้ นิวคลีออนในนิวเคลียสจะอยู่ที่ระดับพลังงานที่แน่นอน โดยส่วนใหญ่จะอยู่คู่กับการหมุนขนานกัน (หลักการของพอลลี) และการเปลี่ยนผ่านระหว่างระดับจะมาพร้อมกับการปล่อยหรือการดูดกลืนควอนตัมแกมมา ต่างจากระดับอิเล็กทรอนิกส์ของสถานะของอะตอมหรือโมเลกุล สถานะตื่นเต้นของนิวเคลียสมีอายุได้ไม่นาน (ตามลำดับลักษณะ "เวลานิวเคลียร์" ~ 10–23 วินาที) ดังนั้น ความไม่แน่นอนในพลังงานของ ระดับควรมีขนาดใหญ่มากตามหลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก
ทั้งหมดนี้จะมีความสำคัญสำหรับฟิสิกส์นิวเคลียร์เท่านั้น แต่ไม่ใช่สำหรับเคมีอินทรีย์เชิงโครงสร้าง และอาจไม่ใช่สำหรับเคมีโดยทั่วไป หากไม่ใช่สำหรับเหตุการณ์สำคัญอย่างใดอย่างหนึ่ง กล่าวคือ ยังมีนิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นที่มีอายุยืนยาวอีกด้วย ซึ่งพลังงานส่วนเกินนั้นไม่ได้แสดงออกมาเกือบจะเร็วเท่ากับ การเปลี่ยนแปลงปกตินิวคลีออนจากรัฐหนึ่งไปอีกรัฐหนึ่ง เมล็ดดังกล่าวเรียกว่า ไอโซเมอร์พวกมันมีประจุและเลขมวลเท่ากัน แต่มีพลังงานต่างกันและมีอายุการใช้งานต่างกัน ไอโซเมอริซึมของนิวเคลียร์ถูกค้นพบโดย O. Gan (1921) ในขณะที่ศึกษาการสลายเบต้าของทอเรียม-234 และโดย I. V. Kurchatov และเพื่อนร่วมงานของเขา L. V. Mysovsky และ L. I. Rusinov เมื่อสังเกตกัมมันตภาพรังสีเทียมของนิวเคลียสโบรมีน (1935–1936) ทฤษฎี ไอโซเมอริซึมของนิวเคลียร์ได้รับการพัฒนาโดย K.F. ฟอน ไวซ์แซคเกอร์ ในปี 1936
มันคือช่วงอายุของสถานะที่แพร่กระจายได้ของนิวเคลียส (ไอโซเมอร์) ที่เล่น บทบาทสำคัญในการก่อตัวของเส้นสเปกตรัมของแกมมาสเปกโทรสโกปี ตามหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กเดียวกัน ความไม่แน่นอนในพลังงานของระดับต่างๆ และความกว้างตามธรรมชาติของเส้นสเปกตรัมจึงควรมีค่าน้อยมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การคำนวณอย่างง่ายโดยใช้ตัวอย่างของไอโซโทปของเหล็ก-57 จะแสดงค่าเล็กน้อย ตามลำดับที่ 5–10–9 eV
มันเป็นความแคบอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนของเส้นสเปกตรัมที่ทำให้งานทั้งหมดก่อนหน้ามอสบาวเออร์ล้มเหลว
นักวิทยาศาสตร์ในงานชื่อดังของเขาเรื่อง "การดูดกลืนเรโซแนนซ์ของ g-quanta ในของแข็งโดยไม่มีการหดตัว" เขียนเกี่ยวกับสิ่งนี้: "ควอนตัมแกมมาที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนนิวเคลียสจากสถานะตื่นเต้นไปเป็นสถานะพื้นมักจะไม่เหมาะสำหรับการแปลงสิ่งเดียวกัน นิวเคลียสจากสถานะพื้นไปสู่สถานะตื่นเต้นผ่านกระบวนการย้อนกลับของการดูดกลืนเรโซแนนซ์ นี่เป็นผลมาจากการสูญเสียพลังงานการหดตัวที่ควอนตัมประสบในระหว่างกระบวนการปล่อยหรือการดูดซับ เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันถ่ายโอนโมเมนตัมการหดตัวไปยังอะตอมที่เปล่งออกมาหรือดูดซับ การสูญเสียพลังงานเนื่องจากการหดตัวมีมากจนเส้นส่งก๊าซและสายดูดกลืนขยับสัมพันธ์กันอย่างมีนัยสำคัญ” เป็นผลให้การดูดกลืนแสงเรโซแนนซ์ (หรือฟลูออเรสเซนต์) ดังที่เขากล่าวไว้ มักจะไม่พบในรังสีเอกซ์ เพื่อให้สามารถสังเกตการดูดกลืนรังสีแกมมาด้วยเรโซแนนซ์ได้ เห็นได้ชัดว่าเงื่อนไขต่างๆ ต้องถูกสร้างขึ้นเพื่อให้เส้นเปล่งแสงและเส้นดูดกลืนซ้อนทับกัน ดังนั้นในปี พ.ศ. 2494 P.B. Moon จากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม (อังกฤษ) จึงเสนอให้ชดเชยการหดตัวของนิวเคลียสระหว่างการแผ่รังสีโดยการเคลื่อนย้ายแหล่งกำเนิดโดยอัตโนมัติในขณะที่มันเคลื่อนที่ไปยังนิวเคลียสของตัวรับ ในกรณีนี้ พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ของแหล่งกำเนิดจะถูกเพิ่มเข้าไปในพลังงานของควอนตัมแกมมา ดังนั้นจึงสามารถเลือกความเร็วที่สภาวะการสั่นพ้องกลับคืนมาได้อย่างสมบูรณ์ แต่ไม่กี่ปีต่อมา Mössbauer พบวิธีที่ง่ายกว่าในการแก้ปัญหานี้โดยไม่คาดคิด ซึ่งป้องกันการสูญเสียแรงถีบกลับตั้งแต่แรกเริ่ม นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการเรืองแสงของรังสีแกมมาโดยใช้อะตอมเป็นแหล่งกำเนิดไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี
โลหะอิริเดียม-191 อิริเดียมเป็นของแข็งที่เป็นผลึก ดังนั้นอะตอมที่เปล่งออกมาและดูดซับจึงมีตำแหน่งคงที่ในโครงตาข่ายคริสตัล การระบายความร้อนของคริสตัล Mössbauer รู้สึกประหลาดใจที่พบว่าการเรืองแสงเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด จากการศึกษาปรากฏการณ์นี้ เขาพบว่านิวเคลียสแต่ละตัวที่เปล่งหรือดูดซับรังสีแกมมาจะส่งแรงกระตุ้นอันตรกิริยาโดยตรงไปยังผลึกทั้งหมด เนื่องจากคริสตัลมีขนาดใหญ่กว่ามากเมื่อเทียบกับแกนกลาง ต้องขอบคุณ ปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งอะตอมในของแข็ง พลังงานการหดตัวจะไม่ถูกถ่ายโอนไปยังนิวเคลียสที่แยกจากกัน แต่ถูกแปลงเป็นพลังงานการสั่นสะเทือนของโครงตาข่ายคริสตัล ส่งผลให้ไม่สังเกตการเปลี่ยนแปลงความถี่ในโฟตอนที่ปล่อยออกมาและดูดซับ ในกรณีนี้ เส้นเปล่งแสงและเส้นดูดกลืนซ้อนทับกัน ซึ่งทำให้สามารถสังเกตการดูดกลืนแสงสะท้อนของรังสีแกมมาได้
ปรากฏการณ์นี้ ซึ่งมอสส์บาวเออร์เรียกว่า "การดูดซับรังสีแกมมาด้วยเรโซแนนซ์นิวเคลียร์แบบยืดหยุ่น" ปัจจุบันเรียกว่าปรากฏการณ์มอสส์บาวเออร์ เช่นเดียวกับผลกระทบใดๆ ที่เกิดขึ้นในของแข็ง ขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึกของสาร อุณหภูมิ และแม้แต่การมีอยู่ของสิ่งเจือปนที่เล็กที่สุด นักวิทยาศาสตร์ยังแสดงให้เห็นว่าการปราบปรามการหดตัวของนิวเคลียร์โดยใช้ปรากฏการณ์ที่เขาค้นพบทำให้สามารถสร้างรังสีแกมมาได้ ซึ่งความยาวคลื่นจะคงที่ภายในหนึ่งพันล้าน ( = 10–9 ซม.) ในรูป รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมของการตั้งค่าการทดลอง
ในความเป็นจริง คำอธิบายแบบเต็มเอฟเฟกต์ Mössbauer ต้องใช้ความรู้จากกลศาสตร์ควอนตัมสาขาต่างๆ ดังนั้นในบทความนี้เราจึงเน้นเฉพาะส่วนที่สำคัญที่สุดเท่านั้น บทบัญญัติทั่วไปแนวทางของเขา

ในการทดลองครั้งต่อๆ มา (หลังจากอิริเดียม วัตถุอื่นๆ ได้ถูกศึกษา: 187 Re, 177 Hf, 166 Er, 57 Fe และ 67 Zn ซึ่งสังเกตการดูดกลืนแสงสะท้อนโดยไม่หดตัวด้วย) ในที่สุด Mössbauer ก็ยืนยันความถูกต้องของคำอธิบายผลกระทบของ การเรืองแสงแกมมาเรโซแนนซ์โดยไม่หดตัวโดยเขาและในขณะเดียวกันก็เป็นพื้นฐานสำหรับวิธีการทดลองสำหรับการศึกษาปรากฏการณ์นี้ในภายหลังทั้งหมด
จากการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของเส้นการปล่อยและการดูดซึม เราสามารถได้รับอย่างมาก ข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับโครงสร้างของของแข็ง สามารถวัดการเปลี่ยนแปลงได้โดยใช้สเปกโตรมิเตอร์ Mössbauer (รูปที่ 2)

ข้าว. 2. แผนภาพแบบง่าย มอสเบาเออร์สเปกโตรมิเตอร์

แหล่งที่มาของแกมมาควอนต้า โดยใช้อุปกรณ์ทางกลหรือไฟฟ้าไดนามิก ถูกตั้งค่าเป็นการเคลื่อนที่แบบลูกสูบที่ความเร็วสัมพัทธ์กับตัวดูดซับ การใช้เครื่องตรวจจับรังสีแกมมาจะวัดการขึ้นอยู่กับความเร็วของความเข้มของการไหลของรังสีแกมมาที่ผ่านตัวดูดซับ
การทดลองทั้งหมดเกี่ยวกับการสังเกตสเปกตรัม Mössbauer มาจากการสังเกตการขึ้นอยู่กับการดูดกลืนแสง (ไม่บ่อยนัก ที่มีการกระเจิง) ของรังสีแกมมาในตัวอย่างที่กำลังศึกษาความเร็วการเคลื่อนที่ของตัวอย่างนี้สัมพันธ์กับแหล่งกำเนิด โดยไม่ต้องลงรายละเอียดการออกแบบต่างๆ สิ่งอำนวยความสะดวกการทดลองควรสังเกตว่าการออกแบบคลาสสิกของสเปกโตรมิเตอร์ Mössbauer มีองค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้: แหล่งกำเนิดรังสี ตัวดูดซับ ระบบสำหรับการเคลื่อนย้ายแหล่งกำเนิดที่สัมพันธ์กับตัวดูดซับ และเครื่องตรวจจับ

การใช้งานทั่วไปวิธี

หลังจากการตีพิมพ์รายงานฉบับแรกของ Mössbauer ก็ใช้เวลาประมาณหนึ่งปีก่อนที่ห้องปฏิบัติการอื่นๆ จะเริ่มทำซ้ำและขยายการทดลองของเขา การทดลองยืนยันครั้งแรกดำเนินการในสหรัฐอเมริกา (ลอส อลามอส ห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนน์) ที่น่าสนใจคือ การวิจัยที่ห้องปฏิบัติการลอส อลามอสเริ่มต้นด้วยการเดิมพันระหว่างนักฟิสิกส์สองคน คนหนึ่งไม่เชื่อในการค้นพบของมอสส์บาวเออร์ และอีกคนทำการทดลองซ้ำจนชนะการเดิมพัน (พวกเขาสังเกตเห็นเส้นแกมม่าที่ 67 Zn)
มีการสังเกตสิ่งตีพิมพ์ในหัวข้อนี้เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการค้นพบเอฟเฟกต์Mössbauer ในปี 57 Fe ซึ่งดำเนินการอย่างอิสระที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne เป็นต้น ความง่ายดายในการสังเกตเอฟเฟกต์ใน 57 Fe ซึ่งมีขนาดใหญ่มาก ขนาดและการมีอยู่ที่อุณหภูมิเกิน 1,000 ° C ทำให้การวิจัยในพื้นที่นี้สามารถเข้าถึงได้แม้กระทั่งในห้องปฏิบัติการที่มีอุปกรณ์ขนาดเล็กมาก
ในไม่ช้านักฟิสิกส์ก็ค้นพบว่าการใช้เอฟเฟกต์Mössbauer มันเป็นไปได้ที่จะกำหนดอายุการใช้งานของสถานะตื่นเต้นของนิวเคลียสและขนาดของนิวเคลียสเอง ค่าที่แน่นอนของสนามแม่เหล็กและไฟฟ้าใกล้กับนิวเคลียสของตัวปล่อยและสเปกตรัมโฟนอนของของแข็ง . สำหรับนักเคมี พารามิเตอร์สองตัวที่สำคัญที่สุดกลายเป็นการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสัญญาณเรโซแนนซ์และสิ่งที่เรียกว่าการแยกสี่เท่า
สิ่งต่าง ๆ แตกต่างอย่างสิ้นเชิงในวิชาเคมี เมื่อปรากฎว่าด้วยความช่วยเหลือของสัญญาณสเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์แกมมามันเป็นไปได้ที่จะสรุปข้อสรุปบางอย่างเกี่ยวกับสนามไฟฟ้าที่ศูนย์กลางของอะตอมและแก้ปัญหาทั่วไปสำหรับเคมีที่เกี่ยวข้องกับธรรมชาติ พันธะเคมี- สเปกโทรสโกปีของ Mössbauer ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาเชิงโครงสร้างหลายประการได้ สารประกอบเคมีพบการประยุกต์ใช้ในจลนพลศาสตร์เคมีและเคมีรังสี วิธีการนี้ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในการกำหนดโครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยาที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดใหญ่เป็นพิเศษ
ควรเสริมด้วยว่าสเปกโทรสโกปีแกมมาเรโซแนนซ์ได้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพที่น่าทึ่ง ความไวสูง(ขนาดสูงกว่าเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ 5–6 เท่า) ดังนั้น เราจึงสามารถเข้าใจความตื่นเต้นของนักเคมีในช่วงต้นทศวรรษ 1960–1970 อย่างไรก็ตาม ความหลงใหลลดลงเล็กน้อยเมื่อนักเคมีคุ้นเคยกับสถานการณ์และค้นพบข้อจำกัดในการใช้วิธีนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง V.I. Goldansky ในหนังสือของเขาที่อุทิศให้กับการประยุกต์ใช้เอฟเฟกต์Mössbauer ในวิชาเคมีเขียนว่า: “วัตถุหลักของการประยุกต์ใช้เอฟเฟกต์Mössbauer ในวิชาเคมีคือสารประกอบออร์กาโนเอลิเมนต์และสารประกอบเชิงซ้อน ในด้านสารประกอบออร์กาโนเอลิเมนต์ การเปรียบเทียบลักษณะทั่วไปของพันธะระหว่างธาตุ-คาร์บอน ซึ่งแตกต่างกันอย่างมากสำหรับโลหะทรานซิชันและโลหะของกลุ่มหลัก ถือเป็นที่สนใจอย่างมาก” แต่เวลาผ่านไป 30 ปีนับแต่นั้นมา และสเปกโตรสโคปีแกมมาเรโซแนนซ์ได้ยืนยันการใช้งานที่เป็นไปได้เพื่อวัตถุประสงค์และวัตถุประสงค์ทางเคมีที่หลากหลาย

การประยุกต์วิธีการทางเคมี

ตำแหน่งของสัญญาณเรโซแนนซ์ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งมีนิวเคลียสที่ปล่อยควอนตัมอยู่ การได้รับข้อมูลทางกายภาพรูปแบบใหม่เกี่ยวกับสภาพแวดล้อมทางอิเล็กทรอนิกส์ของนิวเคลียสเป็นที่สนใจในด้านเคมีอย่างไม่ต้องสงสัย
แก้ไขปัญหาธรรมชาติของพันธะเคมีและโครงสร้างของสารประกอบเคมีเนื่องจากพารามิเตอร์หลักของสเปกตรัม Mössbauer เช่น การเปลี่ยนแปลงทางเคมีและการแยกสี่ขั้ว ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยโครงสร้างของเวเลนซ์ เปลือกอิเล็กตรอนอะตอม ดังนั้นความเป็นไปได้ตามธรรมชาติประการแรกสำหรับการประยุกต์ใช้ทางเคมีของผลกระทบนี้คือการศึกษาธรรมชาติของพันธะของอะตอมเหล่านี้ ในกรณีนี้ วิธีที่ง่ายที่สุดในการแก้ปัญหาคือการแยกแยะระหว่างพันธะสองประเภท - ไอออนิกและโควาเลนต์ - และประเมินการมีส่วนร่วมของพันธะแต่ละชนิด แต่ควรสังเกตว่านี่เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด เนื่องจากเราไม่ควรลืมว่าความแตกต่างอย่างมากระหว่างพันธะเคมีในไอออนิกและโควาเลนต์นั้นเป็นการทำให้เข้าใจง่ายมากขึ้น เนื่องจากไม่ได้คำนึงถึง โอกาสทางการศึกษาตัวอย่างเช่น พันธบัตรผู้บริจาค-ผู้รับ พันธบัตรที่เกี่ยวข้องกับวงโคจรหลายศูนย์ (ในโพลีเมอร์) และอื่นๆ ที่ค้นพบในทศวรรษที่ผ่านมา
พารามิเตอร์ เช่น การเปลี่ยนแปลงทางเคมี สามารถสัมพันธ์กับระดับการเกิดออกซิเดชันของอะตอมธาตุในโมเลกุลของสารที่กำลังศึกษาอยู่ แผนภาพสหสัมพันธ์ของการเปลี่ยนแปลงของไอโซเมอร์ (เคมี) ที่ 57 Fe สำหรับสารประกอบเหล็กได้รับการพัฒนาอย่างดีเป็นพิเศษ ดังที่ทราบกันดีว่าเหล็กเป็นส่วนสำคัญของระบบชีวภาพหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งฮีโมโปรตีนและระบบที่มีลักษณะที่ไม่ใช่โปรตีน (เช่น มีอยู่ในจุลินทรีย์) ในทางเคมีของกระบวนการชีวิตปฏิกิริยารีดอกซ์ของคอมเพล็กซ์เหล็กพอร์ไฟรินมีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยารีดอกซ์ซึ่งพบธาตุเหล็กในสถานะวาเลนซ์ต่างๆ การทำงานทางชีววิทยาของสารประกอบเหล่านี้สามารถเปิดเผยได้ก็ต่อเมื่อมีข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างของบริเวณที่มีฤทธิ์และรัฐอิเล็กทรอนิกส์
เหล็กในขั้นตอนต่าง ๆ ของกระบวนการทางชีวเคมี ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นวัตถุสำคัญ
การประยุกต์ผลของมอสเบาเออร์ในวิชาเคมี ได้แก่ ออร์กาโนเอลิเมนต์และสารประกอบเชิงซ้อน
การใช้งานที่สำคัญของผลกระทบนี้คือการชี้แจงโครงสร้างของเหล็กโดเดคาคาร์บอนิล
ผลการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าอะตอมของเหล็กถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นที่มุมของรูปสามเหลี่ยมในโมเลกุลเหล่านี้ ด้วยเหตุนี้จึงใช้เวลานานมากในการประสานผลลัพธ์เหล่านี้กับสเปกตรัมMössbauer ของเหล็กโดเดกาคาร์บอนิล เนื่องจากอย่างหลังไม่รวมโครงสร้างสามเหลี่ยมสมมาตรใดๆ ไว้ การทดลองซ้ำๆ กันโดยใช้วิธีการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์และ Mössbauer spectroscopy แสดงให้เห็นว่าตัวเลือกสามารถทำได้บนโครงสร้างเชิงเส้นเท่านั้น
โดยเฉพาะอย่างยิ่งเราสังเกตการใช้เอฟเฟกต์Mössbauerในการกำหนดโครงสร้างของสารชีวโมเลกุล ในปัจจุบัน โครงสร้างของโปรตีนถูกกำหนดโดยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์บนผลึกเดี่ยวของโปรตีนเหล่านี้เกือบทั้งหมด (ดูเกี่ยวกับสิ่งนี้: วิธีการทางตรงในการตกผลึกด้วยรังสีเอกซ์ เคมี, 2003, ฉบับที่ 4) อย่างไรก็ตามวิธีนี้มีข้อจำกัดเนื่องจากน้ำหนักโมเลกุล ระบบที่กำลังศึกษาอยู่ ตัวอย่างเช่น น้ำหนักโมเลกุล 150,000 กรัมต่อโมลของแกมมาอิมมูโนโกลบุลินคือ -ขีด จำกัด บน
เพื่อกำหนดโครงสร้างโดยวิธีการทดแทนไอโซมอร์ฟิกที่ต่อเนื่องกัน สำหรับโปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงกว่า (เช่น คาตาเลส เฮโมไซยานิน ไวรัสโมเสกยาสูบ เป็นต้น) จำเป็นต้องใช้วิธีอื่น ที่นี่เป็นที่ซึ่งวิธีการกระเจิงของรังสีแกมมาแบบเรโซแนนซ์โดยไม่หดตัวบนนิวเคลียส 57 Fe ได้พิสูจน์ตัวเองแล้ว วิธีนี้ใช้การรบกวนระหว่างรังสีแกมมาที่กระจัดกระจายบนเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมทั้งหมดในคริสตัลและนิวเคลียส 57 Fe ที่ฝังอยู่ในคริสตัลในตำแหน่งเฉพาะในเซลล์หน่วย (การกระเจิงของ Mössbauer)จลนศาสตร์เคมีและเคมีรังสี
ไม่ต้องสงสัยเลยว่าควรกล่าวถึงการใช้งานวิธี Mössbauer spectroscopy อื่นๆ ที่ค่อนข้างมีแนวโน้มดีด้วย ประการแรก ผลกระทบนี้ได้กลายเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการแก้ปัญหาหลายประการในทางเคมีกายภาพของโพลีเมอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาความเสถียรของโพลีเมอร์ นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัววิเคราะห์ในวิธีอะตอมที่ติดแท็กอีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีการทดลองเพื่อศึกษาเมแทบอลิซึมของธาตุเหล็กที่อยู่ในเซลล์เม็ดเลือดแดงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและในไมโตคอนเดรียของแบคทีเรีย

คำหลัง

แน่นอนว่าวิธีการของ Mössbauer สเปกโทรสโกปีไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยทางเคมี เช่น วิธีการที่รู้จักกันดีของ NMR, อินฟราเรด และแมสสเปกโทรสโกปี นี่เป็นเพราะทั้งความพร้อมใช้งานและความซับซ้อนของอุปกรณ์ต่ำ และวัตถุและงานที่มีขอบเขตจำกัดที่ต้องแก้ไข ท้ายที่สุดแล้ว ผลกระทบนั้นถูกสังเกตพบบนนิวเคลียสขององค์ประกอบและไอโซโทปที่ไม่ใช่ทั้งหมด9 อย่างไรก็ตาม การใช้งานมีความเกี่ยวข้องอย่างมากเมื่อใช้ร่วมกับวิธีการวิจัยอื่นๆ โดยเฉพาะสเปกโทรสโกปีทางวิทยุ
ใน ปีที่ผ่านมาการศึกษาสเปกตรัมของ Mössbauer ที่ความกดดันสูงได้รับการพัฒนา แม้ว่าอย่างหลังจะมีผลค่อนข้างน้อยต่อเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม แต่พารามิเตอร์ของสเปกตรัมMössbauer ที่วัดได้นั้นขึ้นอยู่กับแรงดันที่พาไปข้อมูลใหม่

ปฏิสัมพันธ์ของนิวเคลียสกับสภาพแวดล้อมทางอิเล็กทรอนิกส์

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีอื่นๆ Mössbauer spectroscopy ในการศึกษาแรงดันสูงจะมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงพลังงานมากกว่าวรรณกรรม
อาร์.แอล.
Rckstossfreie Kernresonanza การดูดซึมของ Gammastrahlung. Nobelvortrag 11 ธันวาคม 1961 Le Prix Nobel en 1961 สตอกโฮล์ม: Impremerie Royale P.A.Norstedt & Sner, 1962,ส. 136–155;
โกลดันสกี้ วี.ไอ.- มอสบาวเออร์เอฟเฟ็กต์ อ.: สำนักพิมพ์ของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต, 2506;

มอสส์บาวเออร์ อาร์.แอล.การดูดซับนิวเคลียร์แบบเรโซแนนซ์ของ -ควอนตัมในของแข็งโดยไม่มีการหดตัว Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1960, v. 72, ลำดับที่ 4, น. 658–671.
จากนั้น Mössbauer ทำงานให้กับบริษัทเกี่ยวกับสายตาเป็นเวลาหนึ่งปี จากนั้นโดยได้ส่งเอกสารไปยังแผนกฟิสิกส์ของ Higher Technical School ในมิวนิก (ปัจจุบันคือมหาวิทยาลัยเทคนิค) ในปี 1949 เขาได้ลงทะเบียนเป็นนักเรียน ในปี 1952 เขาได้รับปริญญาตรี ในปี 1955 เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโท และในปี 1958 หลังจากปกป้องวิทยานิพนธ์ของเขา เขาก็ได้รับปริญญาเอกสาขาปรัชญา
ขณะสำเร็จการศึกษาวิทยานิพนธ์ในปี พ.ศ. 2496-2497 ชายหนุ่มทำงานเป็นครูสอนคณิตศาสตร์ที่สถาบันคณิตศาสตร์ใน โรงเรียนเก่า- หลังจากสำเร็จการศึกษา ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2498 ถึง พ.ศ. 2500 เขาเป็นผู้ช่วยที่สถาบันฟิสิกส์วิจัยการแพทย์ซึ่งตั้งชื่อตาม M. Planck ในไฮเดลเบิร์ก และในปี 1959 เขาได้เป็นผู้ช่วยที่มหาวิทยาลัยเทคนิคในมิวนิก
วิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกซึ่งมีการค้นพบเอฟเฟกต์ที่มีชื่อของเขานั้นดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ภายใต้การแนะนำของนักฟิสิกส์ชื่อดังแห่งมิวนิก H. Mayer-Leibniz
ในตอนแรก ผลลัพธ์ที่ได้รับจาก Mössbauer ไม่ได้รับการสนับสนุนจากนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่และถูกตั้งคำถาม อย่างไรก็ตาม หนึ่งปีต่อมา เมื่อตระหนักถึงความสำคัญที่อาจเกิดขึ้นของผลกระทบนี้ ฝ่ายตรงข้ามบางคนก็ยืนยันความถูกต้องอย่างสมบูรณ์ด้วยการศึกษาทดลองของพวกเขา ในไม่ช้านักฟิสิกส์ทุกคนก็ตระหนักถึงความสำคัญของการค้นพบนี้ "เอฟเฟกต์ Mossbauer" ก็กลายเป็นที่ฮือฮาและนักวิทยาศาสตร์หลายสิบคนจากห้องปฏิบัติการต่าง ๆ ทั่วโลกก็เริ่มทำงานในสาขานี้
ในปี 1961 Mössbauer ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ "จากการศึกษาการดูดกลืนรังสีแกมมาด้วยคลื่นสะท้อน และการค้นพบที่เกี่ยวข้องกับผลกระทบที่เป็นที่มาของชื่อของเขา"
Mössbauer ควรจะเป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเทคนิคในมิวนิก แต่ด้วยความไม่แยแสกับหลักการของระบบราชการและเผด็จการของโครงสร้างองค์กรของมหาวิทยาลัยในเยอรมนี เขาจึงไปพักผ่อนที่ไฮเดลเบิร์กในปี 2503 และไปสหรัฐอเมริกาเพื่อไปที่ California Institute of เทคโนโลยีที่ได้รับทุนสนับสนุนทางวิทยาศาสตร์ ปีหน้าเขาได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่นั่น
ในปีพ. ศ. 2507 นักวิทยาศาสตร์เดินทางกลับบ้านเกิดและมุ่งหน้าไป คณะฟิสิกส์มหาวิทยาลัยเทคนิคในมิวนิก พลิกโฉมตามประเภท โครงสร้างองค์กรมหาวิทยาลัยในอเมริกา นักวิชาการบางคนพูดติดตลกว่าการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของภาษาเยอรมันนี้ การศึกษาเชิงวิชาการ"เอฟเฟ็กต์มอสบาวเออร์ครั้งที่สอง" เขาทำงานที่มหาวิทยาลัยจนถึงปี 1971
ในปี พ.ศ. 2515–2520 Mössbauer เป็นหัวหน้าสถาบัน Max Laue-Paul Langevin ในเมืองเกรอน็อบล์ (ฝรั่งเศส) ในปี 1977 เขากลับมาที่ โรงเรียนเก่าซึ่งเขายังคงทำงานเป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และในขณะเดียวกันก็เป็นผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของสถาบันที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษเพื่อพัฒนาปัญหาในสาขาMössbauer spectroscopy และ Mössbauerography ในช่วงปี 1980-1990 เป็นหัวหน้าโครงการ Mössbauer – Parak – Hoppe เพื่อศึกษาการเลี้ยวเบนของ Mössbauer gamma quanta โดย วัตถุทางชีวภาพ(มอสบาเออร์โรกราฟีของโปรตีน)
ในปี 1957 นักวิทยาศาสตร์ได้แต่งงานกับ Elisabeth Pritz นักออกแบบ ทั้งคู่มีลูกชายหนึ่งคนและลูกสาวสองคน
Mössbauer เป็นสมาชิกของ American, European และ German Physical Societies, Indian Academy of Sciences และ American Academy of Arts and Sciences นักวิทยาศาสตร์ได้รับปริญญาเอกกิตติมศักดิ์จากมหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด เลสเตอร์ และเกรอน็อบล์
นอกจากรางวัลโนเบลแล้ว Mössbauer ยังได้รับรางวัลสำหรับความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์จาก American Research Corporation (1960) และเหรียญ E. Gresson จากสถาบัน Franklin (1961) นอกจากนี้เขายังเป็นผู้รับรางวัล Roentgen Prize จาก University of Giessen (1961)

รังสีแกมมาเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นสั้นที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่าหรือเท่ากับ 10–8 ซม.
มีคุณสมบัติทางร่างกายที่เด่นชัดเช่น มันทำตัวเหมือนกระแสของอนุภาค - แกมมาควอนต้าหรือโฟตอน
วิธีหนึ่งในการอธิบายปรากฏการณ์ทางกลควอนตัม บ่งชี้ว่าพารามิเตอร์บางตัวที่แสดงลักษณะของระบบเปลี่ยนแปลงเร็วเพียงใดเมื่อเวลาผ่านไป (สัมพันธ์กับกรณีนี้ เช่น ความกว้างของเส้นสเปกตรัม) ควรสังเกตว่านักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์มีปัญหาในการได้รับไอโซโทปอิริเดียมนี้สำหรับการทดลองเพื่อนร่วมงานชาวอังกฤษ
- มันเป็นช่วงเวลาหลังสงครามที่ยากลำบากในเยอรมนี มีสารหลายอย่างหายไป เช่นเดียวกับเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการวิจัย ผลลัพธ์ที่ได้ขัดแย้งกับแนวคิดที่ได้รับการยอมรับในขณะนั้นเกี่ยวกับการเรืองแสงนิวเคลียร์แบบเรโซแนนซ์ แม้ว่าพวกเขาไม่ได้ทำให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับความถูกต้องก็ตาม สิ่งที่ขาดหายไปก็คือการตีความทางทฤษฎี ผล. จากนั้น ตามคำแนะนำของหัวหน้างาน Mössbauer ได้อ่านบทความของ W. Lamb (1939) เกี่ยวกับทฤษฎีปฏิสัมพันธ์ด้วยคริสตัล เมื่อปรากฎว่าทฤษฎีของเขาสามารถนำไปใช้กับปรากฏการณ์ที่มอสเบาเออร์สังเกตได้สำเร็จ ความขัดแย้งก็คือนักวิจัยที่ทำงานกับนิวตรอนคุ้นเคยกับงานของแลมบ์นี้เป็นอย่างดี แต่พวกเขาไม่ได้คิดที่จะนำผลลัพธ์ของมันไปใช้กับการศึกษาแกมมาเรืองแสง ในเวลาเดียวกันผู้ที่มีส่วนร่วมในการกระเจิงและการดูดกลืนรังสีแกมมาด้วยจังหวะไม่ได้หันไปหาความสำเร็จของสาขาฟิสิกส์นิวเคลียร์ที่อยู่ใกล้เคียง
ด้วยการใช้การคำนวณของแลมบ์กับรังสีแกมมา Mössbauer จึงสามารถอธิบายผลลัพธ์ของเขาได้
Phonon คือควอนตัมของการเคลื่อนที่แบบสั่นสะเทือนของอะตอมในคริสตัล
การเปลี่ยนแปลงของพลังงานของการเปลี่ยนผ่านนิวเคลียร์ กล่าวคือ พลังงานของควอนตัมแกมมาที่ถูกดูดกลืนโดยตัวอย่างเปรียบเทียบกับที่ปล่อยออกมา ซึ่งสัมพันธ์กับความแตกต่างในสภาพแวดล้อมทางอิเล็กทรอนิกส์ของนิวเคลียสในตัวอย่างและแหล่งกำเนิด เรียกว่าไอโซเมอร์ หรือทางเคมี ชิฟต์และวัดเป็นค่าความเร็วของแหล่งกำเนิดที่สังเกตการดูดกลืนรังสีแกมมาได้สูงสุด ปฏิสัมพันธ์ของโมเมนต์สี่เท่าของนิวเคลียส (ซึ่งเข้าใจว่าเป็นปริมาณที่แสดงลักษณะการเบี่ยงเบนของการกระจายค่าไฟฟ้า
ในนิวเคลียสของอะตอมจากทรงกลมที่สมมาตร) ที่มีสนามไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอนำไปสู่การแยกระดับนิวเคลียร์ซึ่งเป็นผลมาจากการที่สเปกตรัมการดูดกลืนแสงไม่ได้มีเพียงเส้นเดียว แต่มีหลายเส้น การศึกษาการแยกสี่เท่าช่วยให้ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมและไอออน

ปฏิกิริยาโซลิดเฟสเกิดขึ้นเฉพาะที่ในบริเวณเดียวกับที่เกิดเฟสของแข็งของผลิตภัณฑ์ บทความนี้จัดทำขึ้นโดยได้รับการสนับสนุนจากหน่วยงานแปล Amira-Dialect หากคุณต้องการการแปลที่มีการรับรอง ทางออกที่ดีที่สุดคือติดต่อตัวแทนแปลของ Amira-Dialect เนื่องจากสถานกงสุลหลายแห่งจำเป็นต้องมีการแปลเอกสารเพื่อขอวีซ่า คุณจึงไม่ควรเสียเวลา หน่วยงานแปลของ Amira-Dialect จ้างเฉพาะผู้เชี่ยวชาญที่มีคุณสมบัติสูงเท่านั้นโดยเร็วที่สุด

จะปฏิบัติตามคำสั่งที่ซับซ้อนใด ๆ

หน้า 1

รังสีแกมมาเรโซแนนซ์นิวเคลียร์ (NGR) - การปล่อยหรือการดูดซับรังสีแกมมาโดยวัตถุที่เป็นของแข็งโดยไม่มีการผลิตโฟนันส์อยู่ด้วย - ไม่ใช่หนึ่งในเสียงสะท้อนทางแม่เหล็ก   รังสีแกมมาเรโซแนนซ์นิวเคลียร์ (เอฟเฟกต์ Mössbauer) ช่วยให้เราได้รับข้อมูลอันมีค่าเกี่ยวกับโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมที่มีนิวเคลียสของ Mössbauer ข้อเสียที่สำคัญของวิธีนี้คือองค์ประกอบที่มีอยู่จริงสำหรับการวิจัยมีจำนวนจำกัด ในมีความพยายามที่จะเอาชนะข้อจำกัดนี้โดยใช้ผลลัพธ์ของการวัด Mössbauer บนนิวเคลียส Sn119 และ Sb121 ของอะตอมของดีบุกและพลวงที่รวมอยู่ในสารประกอบ เช่นเดียวกับนิวเคลียส Fe57 ของอะตอมเหล็กที่ไม่บริสุทธิ์เป็นเกณฑ์ของการนำไปใช้ แนวทางที่แตกต่างกันในการคำนวณทางทฤษฎีของประจุประสิทธิผลของอะตอมในสารประกอบประเภทที่พิจารณา  

สเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์ (Mössbauer spectroscopy) ตรวจจับการรบกวนที่อ่อนแอ ระดับพลังงานนิวเคลียสของเหล็กโดยอิเล็กตรอนที่อยู่รอบๆ ผลกระทบนี้เป็นปรากฏการณ์การปล่อยหรือการดูดซับรังสี v แบบอ่อนโดยไม่มีการหดตัวของนิวเคลียร์ การเปลี่ยนแปลงทางนิวเคลียร์ที่เราสนใจด้วยพลังงาน 14 36 keV เกิดขึ้นระหว่างสถานะ / 3 / 2 และ / 1 / 2 ของไอโซโทปMössbauer 57Fe โดยที่ / คือการหมุนของนิวเคลียร์ หมายเลขควอนตัม- สำหรับโปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุล 50,000 ซึ่งจับกับอะตอมของเหล็ก 1 อะตอมต่อโมเลกุล และในกรณีที่ไม่มีการเสริมไอโซโทป สิ่งนี้จะสอดคล้องกับน้ำหนักตัวอย่าง 2.5 กรัม โปรตีนหลายนิวเคลียร์ที่พิจารณาในที่นี้ประกอบด้วยธาตุเหล็กมากกว่ามากและค่อนข้างเหมาะสมสำหรับ การศึกษาโดยสเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์ มีการศึกษาสี่อย่างอย่างกว้างขวาง ประเภทที่เป็นไปได้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างนิวเคลียส 57Fe และสภาพแวดล้อมทางอิเล็กทรอนิกส์: การเปลี่ยนแปลงของไอโซเมอร์, การแยกสี่เท่า, ปฏิกิริยาไฮเปอร์ไฟน์ของแม่เหล็กนิวเคลียร์, ปฏิกิริยาของ Zeeman นิวเคลียร์  

แก่นแท้ของรังสีแกมมาเรโซแนนซ์หรือที่เรียกว่าเอฟเฟกต์มอสบาวเออร์ ก็คือควอนตัมที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนนิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นไปเป็นสถานะพื้นสามารถถูกดูดซับในสภาวะสมดุลโดยนิวเคลียสที่ไม่ถูกกระตุ้นพร้อมกับการเปลี่ยนสถานะอย่างหลังไปสู่สถานะที่ตื่นเต้น ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันนี้เป็นที่รู้จักกันดีในทัศนศาสตร์ทั่วไป สิ่งสำคัญเพียงอย่างเดียวคือเมื่อเปรียบเทียบแล้ว แรงกระตุ้นครั้งใหญ่ y-quanta จะต้องได้รับการคาดหวังให้มีการหดตัวที่รุนแรงเหมือนกับที่ปล่อยออกมา และที่แกนดูดซับ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะดูดซับเรโซแนนซ์เนื่องจากผลของดอปเปลอร์ Mössbauer แสดงให้เห็นว่า อย่างน้อยก็ในสัดส่วนที่มีนัยสำคัญของกรณี การหดตัวจะถูกดูดซับโดยคริสตัล (หรือโมเลกุลหนัก) ในลักษณะแข็งทั้งหมด และปรากฏการณ์การหดตัวสามารถถูกละเลยได้ตามธรรมชาติ  

ปรากฏการณ์ของการสั่นพ้องแกมมานิวเคลียร์บนนิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยความน่าจะเป็นของการดูดซับหรือการกระเจิงของแกมมาควอนต้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยพลังงานที่สอดคล้องกับการกระตุ้นของการเปลี่ยนผ่านนิวเคลียร์  

การศึกษาเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์แสดงให้เห็นว่าอนุภาคเหล็กที่ศึกษาไม่ได้ถูกออกซิไดซ์  

จากการใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์และการสั่นพ้องแกมมานิวเคลียร์ พบว่าการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างผลึกนี้ไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของคาร์บอนในสารละลายของแข็ง แต่เกิดจากการเปลี่ยนกลับของอะตอมคั่นระหว่างหน้า (คาร์บอน) จากแปดด้าน คั่นระหว่างข้อบกพร่องของรังสี การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่จำเป็นต้องมีการแพร่กระจายของคาร์บอนในระยะทางที่สำคัญ - มันเกิดขึ้นภายในเซลล์หน่วย ความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้นของจุดบกพร่องที่เกิดจากการฉายรังสีในโครงตาข่ายคริสตัลของมาร์เทนไซต์จะช่วยกระตุ้นการเปลี่ยนอะตอมของคั่นระหว่างหน้าจากตำแหน่งหนึ่งไปอีกตำแหน่งหนึ่งซึ่งจะดีกว่าอย่างกระตือรือร้นที่อุณหภูมิที่กำหนด  

เราได้ดำเนินการสังเกตเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์ในตัวอย่างของแก้วและเส้นใยแก้วที่ประกอบด้วยดีบุกหลายองค์ประกอบขนาดใหญ่ต่างๆ องค์ประกอบทางเคมี- ส่วนผสมของแก้วแสดงอยู่ในตาราง  

เราได้ศึกษาเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์ในสารประกอบเชิงซ้อนของเหล็กที่มีแอนไอออน 4-บิวทิรอยิล - และ 4-เบนโซอิล - 1 2 3-ไตร-โซล ได้รับสเปกตรัมบนสเปกโตรมิเตอร์ NGR แบบกลไกโดยใช้แหล่งกำเนิด Co57 ในโครเมียม  

การประมวลผลข้อมูลการทดลองเกี่ยวกับเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์สามารถทำได้ก็ต่อเมื่อมีการสอบเทียบ NGR สเปกโตรมิเตอร์ด้วยความเร็ว และตำแหน่งของเส้นดูดกลืนของสารใดๆ ที่เลือกเป็นมาตรฐานได้ถูกกำหนดไว้แล้ว โดยทั่วไปแล้ว สารที่สามารถผลิตและทำซ้ำได้ง่ายภายใต้สภาวะที่เหมือนกันจะถูกนำมาใช้เป็นมาตรฐาน พวกมันจะต้องเสถียร และมีความน่าจะเป็นที่จะดูดซับได้มากเพียงพอ - y-ควอนตัมโดยไม่สูญเสียพลังงานเนื่องจากการหดตัว สเปกตรัมของมอสเบาเออร์จะต้องเป็นเส้นแคบซึ่งมีลักษณะของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อย  

แม้ว่าการแยกสี่เท่าจะทำให้การปรากฏตัวของสเปกตรัมแกมมาเรโซแนนซ์นิวเคลียร์ (NGR) มีความซับซ้อน (รูปที่ 111 6) แต่ก็ช่วยในการสรุปข้อสรุปที่สำคัญหลายประการเกี่ยวกับโครงสร้างและความสมมาตรของสารประกอบที่กำลังศึกษาอยู่ สารประกอบนี้ (ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวเก็บขยะ) ถูกสังเคราะห์โดยใช้ไอโซโทป 1291 ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาฟิชชันที่มีอายุยืนยาว มุมมองที่ซับซ้อนสเปกตรัมเกิดจากการแยกสี่เท่าและความจริงที่ว่าไอโอดีนอยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างกันสองตำแหน่งในสารประกอบนี้  

เราได้ทำการศึกษาอย่างเป็นระบบโดยใช้วิธีนิวเคลียร์แกมมาเรโซแนนซ์ (NGR) ของสารประกอบดีบุกที่มีองค์ประกอบของหมู่ที่ห้าและหก รวมถึงแก้วเซมิคอนดักเตอร์คาลโคเจนไนด์ในระบบสารหนู - ซีลีเนียม - ดีบุก เพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับพันธะเคมี และสนามคริสตัลภายในสารประกอบเหล่านี้  

การศึกษาเส้นแคบจะดำเนินการโดยใช้วิธีการเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์ ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า Mössbauer spectroscopy ในรูป รูปที่ 8.14 แสดงการตั้งค่าการทดลองทั่วไป  

วิธีการของมอสส์บาวเออร์สเปกโทรสโกปี ซึ่งบางครั้งเรียกว่านิวเคลียร์สเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์แกมมา (NGR) มีพื้นฐานมาจากการศึกษาการดูดกลืนรังสี y จากนิวเคลียสต้นทางโดยนิวเคลียสของไอโซโทปเดียวกันที่อยู่ในตัวอย่างที่กำลังศึกษา เงื่อนไขการสั่นพ้องจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อผลการหดตัวของนิวเคลียสในระหว่างการปล่อยและการดูดซับของ y-quanta ถูกกำจัดออกไปด้วย และเอฟเฟกต์ Doppler ก็ได้รับการชดเชยด้วยวิธีใดวิธีหนึ่งเช่นกัน วิธีการนี้ได้รับการพัฒนาอย่างแม่นยำตั้งแต่ช่วงเวลาที่เข้าใจเรื่องนี้ และแม้กระทั่งก่อนหน้านี้ก็พบว่าการทดลองนั้นเรียบง่ายและแทบจะมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว วิธีที่เป็นไปได้กำจัดการสูญเสียผลตอบแทน  

พลังงานของนิวเคลียสถูกหาปริมาณ เมื่อนิวเคลียสเปลี่ยนจากสถานะตื่นเต้นไปเป็นสถานะพื้น จะมีการปล่อยควอนตัมที่มีพลังงานออกมา มากกว่า ความหมายที่เป็นไปได้นี่เอ่อ พลังงานสำหรับนิวเคลียสอิสระที่อิดโรยอย่างไม่มีที่สิ้นสุดนั้นมีค่าเท่ากับความแตกต่างระหว่างพลังงานของพื้นดินและสภาวะที่ตื่นเต้น: - กระบวนการย้อนกลับสอดคล้องกับการดูดซับของ g-ควอนตัมที่มีพลังงานใกล้เคียงกับ

เมื่อชุดของนิวเคลียสที่คล้ายกันถูกตื่นเต้นในระดับเดียวกัน พลังงานของควอนตัมที่ปล่อยออกมาจะถูกกำหนดลักษณะโดยการแพร่กระจายที่แน่นอนรอบๆ ค่าเฉลี่ย

รูปที่ 1.13 แผนภาพแสดงการเปลี่ยนผ่านของควอนตัมที่มีการแผ่รังสีและการดูดซับของควอนตัมทางไฟฟ้า (a) และลักษณะของเส้นการปล่อยและการดูดกลืนแสงในกรณีแสง (b) และนิวเคลียร์ (c)

รูปร่างของแถบการดูดกลืนอธิบายด้วยความสัมพันธ์เดียวกันกับรูปร่างของแถบการดูดซับ (รูปที่ 1.13) เป็นที่ชัดเจนว่าผลของการดูดกลืนแสงสะท้อนของรังสีไฟฟ้าจากสเปกตรัมแสงเมื่อแสง ควอนตัมที่ปล่อยออกมาระหว่างการเปลี่ยนอิเล็กตรอนของอะตอมที่ตื่นเต้นไปเป็นอะตอมที่อยู่เบื้องล่างระดับไฟฟ้าจะถูกดูดซับอย่างสะท้อนโดยสารที่มีอะตอมประเภทเดียวกัน ปรากฏการณ์ของการดูดกลืนแสงเรโซแนนซ์คงที่สังเกตได้ชัดเจน เช่น ในไอโซเดียม

น่าเสียดายที่ไม่พบปรากฏการณ์การดูดกลืนนิวเคลียร์แบบเรโซแนนซ์บนนิวเคลียสอิสระ เหตุผลก็คือ แบบจำลองของนิวเคลียสที่อ่อนแรง (อะตอม) เมื่อพลังงานที่สูญเสียจากการหดตัวมีน้อยในความสัมพันธ์ จะใช้ได้กับเรโซแนนซ์เชิงแสง และไม่สามารถนำมาใช้กับการเรโซแนนซ์นิวเคลียร์ได้อย่างสมบูรณ์ รังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาในช่วงการเปลี่ยนผ่านของนิวเคลียร์ มีมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ พลังงานที่สูงขึ้น– 10 วินาทีและ keV หลายร้อย(เทียบกับ eV หลายสิบสำหรับควอนต้า พื้นที่ที่มองเห็นได้- ด้วยค่าอายุการใช้งานที่เทียบเคียงได้ และด้วยค่าที่ใกล้เคียงกันของความกว้างตามธรรมชาติของระดับไฟฟ้าและนิวเคลียร์ใน เหตุการณ์นิวเคลียร์พลังงานหดตัวมีบทบาทสำคัญในการปล่อยและการดูดซับ:

โดยที่โมเมนตัมการหดตัวของนิวเคลียสมีขนาดเท่ากับโมเมนตัมของควอนตัมที่ปล่อยออกมา m คือมวลของนิวเคลียส (อะตอม)

ดังนั้นในกรณีแสง จะไม่มีการสังเกตการสั่นพ้องของนิวเคลียสอิสระ (ดูรูปที่ 1.13 b และ c) Rudolf Mössbauer ศึกษาการดูดซับ -ควอนตัมที่ปล่อยออกมาจากไอโซโทป Ir ที่พบในผลึก Ir ซึ่งตรงกันข้ามกับคำทำนายที่ว่า ทฤษฎีการแผ่รังสี การกระเจิงที่เพิ่มขึ้น-ควอนตัมที่อุณหภูมิต่ำ (Tγ77K) เขาแสดงให้เห็นว่าผลกระทบที่สังเกตได้เกี่ยวข้องกับการดูดกลืนเรโซแนนซ์ของควอนตัมโดยนิวเคลียสของอะตอม Ir และอธิบายธรรมชาติของมัน

ในการทดลองเกี่ยวกับเอฟเฟกต์ Mössbauer ไม่ใช่แถบการแผ่รังสี (หรือการดูดกลืนแสง) ที่วัดได้ แต่เป็นเส้นโค้งการดูดกลืนแสงสะท้อน (ช่วง Mössbauer) การใช้งานวิธีการเรโซแนนซ์แกมมานิวเคลียร์ที่ไม่เหมือนใครในเคมีและฟิสิกส์โซลิดสเตตนั้นได้รับการพิสูจน์โดยข้อเท็จจริงที่ว่าความกว้างของส่วนประกอบของช่วงMössbauer l เส้นเรโซแนนซ์ทางกายภาพมีค่าน้อยกว่าพลังงานของแม่เหล็กและปฏิสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ของนิวเคลียสกับอิเล็กตรอนที่อยู่รอบ ๆ เอฟเฟกต์ Mössbauer เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ ที่มีอิทธิพลต่อปฏิสัมพันธ์เหล่านี้

รูปแบบง่ายๆ สำหรับการสังเกตเอฟเฟกต์ Mössbauer ในหน่วย g เรขาคณิตการส่งผ่านประกอบด้วยแหล่งกำเนิด ตัวดูดซับ (มาตรฐานแคบของวัสดุภายใต้การศึกษา) และเซ็นเซอร์รังสีเอกซ์ (รูปที่ 1.14)

ข้าว. 1.14 แผนการทดลอง Mössbauer: 1 – เครื่องสั่นแบบไฟฟ้าไดนามิก, การตั้งค่า ความหมายที่แตกต่างกันความเร็วต้นทาง 2 – แหล่งที่มาของมอสส์บาวเออร์; 3 – ตัวดูดซับที่มีนิวเคลียสของไอโซโทป Mössbauer; 4 – เซ็นเซอร์ของ g-quanta ที่ผ่านตัวดูดซับ (โดยปกติจะเป็นตัวนับตามสัดส่วนหรือตัวคูณด้วยแสง)

แหล่งกำเนิดรังสีต้องมีคุณสมบัติบางประการ: มี ระยะเวลายาวนานครึ่งชีวิตของนิวเคลียส ในกรณีที่สลายไป นิวเคลียสของไอโซโทปเรโซแนนซ์จะเกิดในสภาวะตื่นเต้น พลังงานของการเปลี่ยนแปลงของมอสเบาเออร์ควรจะค่อนข้างต่ำ ( เพื่อให้พลังงานการหดตัวไม่เกินพลังงานที่จำเป็นในการแทนที่อะตอมและโหนดของโครงตาข่ายคริสตัล) เส้นการแผ่รังสีจะแคบ (ซึ่งให้ความละเอียดสูงสุด) และความเป็นไปได้ของการแผ่รังสีที่ปราศจากพื้นหลังนั้นมีมาก ในกรณีส่วนใหญ่ แหล่งที่มาของ g-quanta ได้มาจากการนำไอโซโทปของ Mössbauer เข้าไปในเมทริกซ์เหล็กโดยการหลอมแบบแพร่ วัสดุเมทริกซ์ต้องเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางหรือพาราแมกเนติก (ไม่รวมการแยกระดับนิวเคลียร์ของแม่เหล็ก)

สารมาตรฐานบาง ๆ ในรูปของฟอยล์หรือผงใช้เป็นตัวดูดซับ เมื่อกำหนดความหนาที่ต้องการของมาตรฐาน จำเป็นต้องคำนึงถึงความเป็นไปได้ของผลกระทบของ Mössbauer (สำหรับเหล็กที่ไม่มีคราบ ความหนาที่ดีที่สุดคือ ~20 µm) ความหนาที่ดีที่สุด I เป็นผลมาจากการประนีประนอมระหว่างความจำเป็นในการทำงานกับโช้คหน้าแคบและมีผลการดูดซึมสูงสุด ในการลงทะเบียนโฟตอนที่ผ่านมาตรฐาน มีการใช้ตัวนับการเรืองแสงวาบและตัวนับสัดส่วนอย่างกว้างขวางมากขึ้น

การได้รับช่วงการดูดกลืนแสงสะท้อน (หรือช่วง Mössbauer) หมายถึงการเปลี่ยนเกณฑ์การสั่นพ้อง ซึ่งเป็นสาเหตุที่จำเป็นต้องปรับพลังงานของ -quanta มีผลบังคับใช้ในปัจจุบัน ใช้วิธีการมอดูเลตเวลาขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์ (ในกรณีส่วนใหญ่ การเคลื่อนที่ของแหล่งกำเนิดรังสีเกรย์ที่สัมพันธ์กับตัวดูดซับจะถูกระบุ)

พลังงานของ g-ควอนตัมเนื่องจากปรากฏการณ์ดอปเปลอร์เปลี่ยนแปลงตามปริมาณ

ที่ไหน - ค่าสัมบูรณ์ความเร็วการเคลื่อนที่ของแหล่งกำเนิดสัมพันธ์กับตัวดูดซับ с คือ ความเร็วแสงในสุญญากาศ – มุมระหว่างทิศทางการเคลื่อนที่ของแหล่งกำเนิดกับทิศทางการปล่อย g-quanta

เนื่องจากจากประสบการณ์ มุมจึงรับรู้เพียงสองค่า =0 และ จากนั้น ∆E = (สัญลักษณ์บวกสอดคล้องกับแนวทาง และเชิงลบ– การกำจัดแหล่งกำเนิดออกจากตัวดูดซับ)

ในกรณีที่ไม่มีการสั่นพ้อง เช่น เมื่อไม่มีนิวเคลียสของไอโซโทปเรโซแนนซ์ในตัวดูดซับ หรือเมื่อความเร็วดอปเปลอร์สูงมาก (ซึ่งสอดคล้องกับการทำลายการสั่นพ้องเนื่องจากการกำหนดค่าพลังงานควอนตัมขนาดใหญ่มาก) ส่วนที่ใหญ่ที่สุดรังสีที่ปล่อยออกมาในทิศทางของตัวดูดซับจะเข้าสู่เซ็นเซอร์ที่อยู่ด้านหลัง

สัญญาณจากเซนเซอร์จะถูกขยาย และพัลส์จากโฟตอนแต่ละตัวจะถูกบันทึกโดยเครื่องวิเคราะห์ โดยปกติแล้วตัวเลขที่บันทึกไว้คือ - ควอนตัมสำหรับช่วงเวลาสม่ำเสมอที่ต่างกันในกรณีของการสั่นพ้อง g-quanta จะถูกดูดซับและปล่อยออกมาอีกครั้งโดยตัวดูดซับในทิศทางสุ่ม (รูปที่ 1.14) ในขณะเดียวกัน ปริมาณรังสีที่เข้าสู่เซนเซอร์ก็จะถูกย่อให้เล็กลง

ในการทดลอง Mössbauer การพึ่งพาความเข้มของรังสีที่ส่งผ่านตัวดูดซับ (จำนวนพัลส์ที่เซ็นเซอร์บันทึก) ความเร็วสัมพัทธ์แหล่งที่มา. ผลการดูดซึม กำหนดโดยความสัมพันธ์

โดยที่จำนวน g-quanta ที่เซ็นเซอร์บันทึกในช่วงเวลาหนึ่งด้วยค่าความเร็วดอปเปลอร์ (ในการทดลอง) ใช้การโทรด่วนแบบแยกไทย); – เช่นเดียวกับ เมื่อไม่มีการดูดซับเรโซแนนซ์ การขึ้นต่อกันและกำหนดรูปร่างของเส้นโค้งการดูดกลืนแสงสะท้อนของโลหะผสมเหล็กและสารประกอบ และอยู่ภายในขีดจำกัด ±10 มม./วินาที

ความเป็นไปได้ของเอฟเฟกต์ Mössbauer นั้นถูกกำหนดโดยช่วงโฟนอนของผลึก ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ () ความเป็นไปได้จะถึงค่าที่ใกล้เคียงกับเอกภาพ และในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ () จะมีค่าน้อยมาก สิ่งอื่น ๆ ทั้งหมดเท่าเทียมกัน เกณฑ์ความเป็นไปได้ของการดูดซึมแบบไม่มีพื้นหลังและมีการแผ่รังสีในผลึกมากขึ้นด้วย อุณหภูมิสูงสุด Debye (กำหนดความแข็งของพันธะระหว่างอะตอม)

ความเป็นไปได้ของผลกระทบนั้นพิจารณาจากช่วงการสั่นสะเทือนแบบยืดหยุ่นของอะตอมในโครงตาข่ายคริสตัล เส้น Mössbauer มีความเข้มข้นหากแอมพลิจูดของการสั่นของอะตอมมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นของ r-quanta กล่าวคือ ที่อุณหภูมิต่ำ ใน ในกรณีนี้ช่วงการปล่อยและการดูดซึมประกอบด้วย แถบเรโซแนนซ์แคบ (กระบวนการที่ไม่มีพื้นหลัง) และส่วนประกอบที่กว้างเนื่องจากการกำหนดค่าสถานะการสั่นสะเทือนของโครงตาข่ายในระหว่างการปล่อยและการดูดกลืนของ g-quanta (ความกว้างของส่วนหลังคือ 6 ลำดับความสำคัญมากกว่าความกว้างของแถบเรโซแนนซ์)

แอนไอโซโทรปีของพันธะระหว่างอะตอมในโครงตาข่ายจะเป็นตัวกำหนดแอนไอโซโทรปีของแอมพลิจูดของการสั่นของอะตอม และดังต่อไปนี้ ความเป็นไปได้ที่แตกต่างกันของการดูดกลืนแสงแบบไม่มีพื้นหลังในทิศทางทางผลึกศาสตร์ที่แตกต่างกัน สำหรับผลึกเดี่ยว ด้วยวิธีนี้ไม่เพียงแต่สามารถวัดค่าเฉลี่ยเท่านั้น แต่ยังสามารถวัดการพึ่งพาเชิงมุมได้อีกด้วย

ในการประมาณค่าตัวดูดซับแบบแคบ ความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนผ่านแบบไม่มีพื้นหลังจะเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ใต้เส้นโค้งการดูดกลืนแสงสะท้อน สามารถใช้รังสีแกมมาเรโซแนนซ์นิวเคลียร์เพื่อศึกษาพารามิเตอร์การสั่นสะเทือนของโครงตาข่ายที่เป็นของแข็งหรืออะตอมที่ไม่บริสุทธิ์ในโครงตาข่ายนี้ ประสบการณ์การทดลองที่สะดวกสบายยิ่งขึ้น พารามิเตอร์ในกรณีนี้คือพื้นที่ของช่วง S เพราะมันเป็นคุณลักษณะที่สำคัญและไม่ขึ้นอยู่กับรูปร่างของช่วงการปล่อยของควอนตัมเรโซแนนซ์และการดูดซับในตัวเองในแหล่งกำเนิด พื้นที่นี้จะถูกรักษาไว้เมื่อช่วงถูกแบ่งออกเป็นหลายองค์ประกอบอันเป็นผลมาจากการโต้ตอบแบบไฮเปอร์ไฟน์

ช่วงการดูดกลืนแสงสะท้อนอย่างง่ายของตัวดูดซับแบบแคบคือเส้นเดี่ยวของรูปร่างลอเรนเซียน ความรุนแรงของอดีต ผ่านตัวดูดซับรังสีที่มีขนาดเล็กที่สุดการดูดซึม ดังตัวอย่างในรูป รูปที่ 1.15 แสดงกลุ่มผลิตภัณฑ์เหล็กไร้มลทินของ Mössbauer

ข้าว. 1.15 กลุ่มเหล็กบริสุทธิ์ของ Mössbauer