一文讀懂：穆斯堡爾光譜儀

一文讀懂：穆斯堡爾光譜儀

穆斯堡爾光譜儀可以測(cè)什么信息？穆斯堡爾光譜怎么看？相信有很多同學(xué)對(duì)穆斯堡爾光譜不是很了解，那么讀了這篇章相信你會(huì)有一個(gè)全面的了解。跟鑠思百檢測(cè)小編先來看一下設(shè)備的原理吧！

一、原理介紹：

穆斯堡爾效應(yīng)：即原子核輻射的無反沖共振吸收。這個(gè)效應(yīng)首先是由德國(guó)物理學(xué)家穆斯堡爾于1958年首次在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的，因此被命名為穆斯堡爾效應(yīng)。

理論上，當(dāng)一個(gè)原子核由激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，發(fā)出一個(gè)γ射線光子。當(dāng)這個(gè)光子遇到另一個(gè)同樣的原子核時(shí)，就能夠被共振吸收。但是實(shí)際情況中，處于自由狀態(tài)的原子核要實(shí)現(xiàn)上述過程是困難的。因?yàn)樵雍嗽诜懦鲆粋€(gè)光子的時(shí)候，自身也具有了一個(gè)反沖動(dòng)量，這個(gè)反沖動(dòng)量會(huì)使光子的能量減少。同樣原理，吸收光子的原子核光子由于反沖效應(yīng)，吸收的光子能量會(huì)有所增大。這樣造成相同原子核的發(fā)射譜和吸收譜有一定差異，所以自由的原子核很難實(shí)現(xiàn)共振吸收。

1957年底，穆斯堡爾提出實(shí)現(xiàn)γ射線共振吸收的關(guān)鍵在于消除反沖效應(yīng)。如果在實(shí)驗(yàn)中把發(fā)射和吸收光子的原子核置于固體晶格中，那么出現(xiàn)反沖效應(yīng)的就不再是單一的原子核，而是整個(gè)晶體。由于晶體的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一的原子核的質(zhì)量，反沖能量就減少到可以忽略不計(jì)的程度，這樣就可以實(shí)現(xiàn)穆斯堡爾效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中原子核在發(fā)射或吸收光子時(shí)無反沖的概率叫做無反沖分?jǐn)?shù)f，無反沖分?jǐn)?shù)與光子能量、晶格的性質(zhì)以及環(huán)境的溫度有關(guān)。

二、穆斯堡爾光譜儀的應(yīng)用：

穆斯堡爾譜儀利用原子核的無反沖共振吸收效應(yīng)（穆斯堡爾效應(yīng)）測(cè)量穆斯堡爾核與超精細(xì)場(chǎng)的相互作用，可以獲得其價(jià)態(tài)、自旋態(tài)、配位環(huán)境及物相等信息。穆斯堡爾譜具有分離率高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、物理冶金學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)和考古學(xué)等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。

目前利用穆爾斯堡效應(yīng)制造的穆爾斯堡譜儀在材料研究領(lǐng)域得到應(yīng)用，特別是在磁性材料的微觀研究上發(fā)揮十分重要的作用。

三、穆斯堡爾光譜儀的主要優(yōu)點(diǎn)

(1) 設(shè)備和測(cè)量簡(jiǎn)單；

(2) 可同時(shí)提供多種物理和化學(xué)信息；

(3) 分辨率高，靈敏度高；

(4) 對(duì)試樣無破壞；

(5) 由于只有特定的核存在共振吸收，穆斯堡爾效應(yīng)不受其他元素的干擾；

(6) 穆斯堡爾效應(yīng)受核外環(huán)境影響的范圍一般在2納米之內(nèi)，因此非常適宜于檢測(cè)細(xì)晶和非晶物質(zhì)；

(7) 所研究的對(duì)象可以是導(dǎo)體、半導(dǎo)體或絕緣體，試樣可以是晶態(tài)或非晶態(tài)的材料，薄膜或固體的表層，也可以是粉末、超細(xì)小顆粒，甚至是冷凍的溶液。

四、穆斯堡爾光譜儀的缺點(diǎn)：

(1) 無法測(cè)量氣體和不太粘稠的液體；

(2) 只有有限數(shù)量的核有穆斯堡爾效應(yīng)，常見的元素為：Fe，Sn和Sb；

(3) 許多實(shí)驗(yàn)必須在低溫下或具有制備源的條件下才能進(jìn)行。

事實(shí)上，至今只有57Fe和119Sn等少的穆斯堡爾核得到了充分的應(yīng)用。即使如此，它仍不失為固體物理研究的重要手段之一，在有些場(chǎng)合甚至是其他手段不能取代的，并且隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)，可以預(yù)期，它將不斷地克服其局限性，在各研究領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

五、穆斯堡爾光譜儀送樣要求：

1. 樣品必須含鐵;

2. 粉末樣品顆粒尺寸為200-400目，樣品量為50-100mg；

3. 注明成分以及Fe大致含量。

六、檢測(cè)范圍

能測(cè)量鐵原子及與鐵原子相關(guān)的原子的價(jià)態(tài)、物相、形態(tài)和配位素，F(xiàn)e含量最好大于2%

七、常見問題及回答：

①   所用放射源是什么？

放射源57Co(Pd)

②   擬合方法是什么？

最小二乘法進(jìn)行擬合解譜

③   能測(cè)試其他元素么？

暫時(shí)只能測(cè)試鐵元素。

④   能不能得到具體物質(zhì)結(jié)構(gòu)式？

只通過穆斯堡爾的分析，不能直接得到物質(zhì)結(jié)構(gòu)，還需要結(jié)合其他測(cè)試方法及分析結(jié)果，一起分析得到物質(zhì)結(jié)構(gòu)。

⑤   最小二乘法和洛倫茲線法，是不同的擬合方法么？

洛倫茲線法，是指譜線的線型；最小二乘法，是一種數(shù)據(jù)計(jì)算方法。二者不沖突。

⑥   能區(qū)分出不同的同位素鐵么？

不能。

⑦   通過穆斯堡爾譜如何如何推測(cè)出各個(gè)晶位磁場(chǎng)的大小與方向？

得到的穆斯堡爾譜根據(jù)樣品中物相晶位情況進(jìn)行擬合分析，得到各個(gè)晶位的超精細(xì)相互作用參數(shù)，如果有超精細(xì)磁場(chǎng)存在，得到的是六指峰（假定無其它因素影響）。也就是說可以通過擬合得到超精細(xì)磁場(chǎng)的大小。關(guān)于磁場(chǎng)方向一般是不好確定的，要進(jìn)行更加復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。伽馬射線與磁場(chǎng)垂直，得到六指峰的面積比為3：4:1,平行為3:0:1.實(shí)際情況會(huì)更加復(fù)雜，請(qǐng)查閱相關(guān)書籍，

⑧   質(zhì)譜學(xué)和穆斯堡爾譜學(xué)是一樣的嗎？如果不是，那么這兩者之間有什么區(qū)別？

不是，穆斯堡爾譜的研究對(duì)象主要是有未配對(duì)電子的順磁類物質(zhì)。

質(zhì)譜學(xué)主要研究物質(zhì)的組成，是一種由物質(zhì)的荷質(zhì)比為一個(gè)坐標(biāo)，構(gòu)成的譜。

好了，關(guān)于穆斯堡爾譜的介紹就到這兒了，希望對(duì)大家有幫助哦~！