穆斯堡爾譜（Mossbauer spectroscopy）是通過穆斯堡爾譜來分析固態(tài)材料中超精細(xì)相互作用。穆斯堡爾譜學(xué)反應(yīng)了原子核和其周圍環(huán)境的電或磁的相互作用，能為我們提供物質(zhì)結(jié)構(gòu)等多方面的信息。已被廣泛應(yīng)用到物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、冶金學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)和考古學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，并可用來研究非晶材料、固體表面和化學(xué)催化、礦物學(xué)、化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵、晶格動(dòng)力學(xué)和相轉(zhuǎn)變、磁性材料和超精細(xì)場(chǎng)研究、輻射損傷和離子注入、金屬和合金、電子極化、晶格缺陷等。
穆斯堡爾譜是測(cè)什么的？接下來我們來了解一下穆斯堡爾譜的原理。
穆斯堡爾譜原理
如一個(gè)幅射源相對(duì)接收者運(yùn)動(dòng)，則對(duì)接收者而言，幅射波長(zhǎng)（頻率、能量）隨二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與速度而變化：AE=VE/C ；AE-射線能量的變化，E-射線能量，V-速度。（1）電荷數(shù)與質(zhì)量相同但能態(tài)不同的核，如：Fe，F(xiàn)e+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，F(xiàn)e6+。（2）如用放射性核57Fe為標(biāo)樣，它發(fā)出能量為A=hv的γ射線；（γ射線是不穩(wěn)定的原子核從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的能級(jí)或基態(tài)時(shí)放出的電磁波）含鐵樣品中Fe的能級(jí)差為B；設(shè)ΔE=A-B。（3）當(dāng)標(biāo)樣相對(duì)含鐵樣品運(yùn)動(dòng)，則樣品接受的γ射線能量為hv+/-AE。（4）當(dāng)速度達(dá)到某值，使：B=hv+/-AE=A+/-VE/C；則形成共振吸收，就得到Mossbauer譜。
如圖1所示，譜儀主要包括放射源、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)、放大器、傳感器、探測(cè)器、前置放大器、單通道、探測(cè)器和記錄系統(tǒng)組成。對(duì)于不含穆斯堡爾原子的固體，可以通過在所研究對(duì)象中人為的引入所需要的某種合適的穆斯堡爾譜核進(jìn)行研究，即將穆斯堡爾核作為探針進(jìn)行間接研究。
圖1. 穆斯堡爾譜實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)示意圖
穆斯堡爾譜圖橫坐標(biāo)為放射源的運(yùn)動(dòng)速度，單位為mm/s；縱坐標(biāo)為吸收率（或透射率），為電壓脈沖信號(hào)經(jīng)放大、分析而記錄出來。
圖2. 穆斯堡爾譜圖示例
穆斯堡爾譜的優(yōu)點(diǎn)：
1.優(yōu)點(diǎn)
（1）所用的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法較為簡(jiǎn)單。（2）可以同時(shí)提供多種物理和化學(xué)信息。（3）進(jìn)行測(cè)試時(shí)對(duì)所測(cè)試樣沒有損壞。（4）靈敏度高。由于穆斯堡爾效應(yīng)對(duì)核外化學(xué)環(huán)境的變化十分敏感，因此用該法研究固態(tài)物質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)及超精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)具有極高的靈敏度。（6）分辨率高。57Fe核的γ射線光子共振吸收的分辨率可達(dá)1013，可以用來研究原子核與周圍環(huán)境之間的超精細(xì)相互作用。（7）抗擾能力強(qiáng)。由于穆斯堡爾效應(yīng)的發(fā)生對(duì)象為特定原子核（如57Fe）的共振吸收，因此穆斯堡爾效應(yīng)受其他原子核及元素的干擾很小，抗干擾能力很強(qiáng)。（8）研究應(yīng)用范圍廣。研究對(duì)象可以是導(dǎo)體、半導(dǎo)體或絕緣體，也可以是晶態(tài)或非晶態(tài)材料、薄膜或固體的表層，還可以是粉末或凍結(jié)溶液。只有有限數(shù)量的核有穆斯堡爾效應(yīng)，且許多還必須在低溫下或在具有制備源條件的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，使它的應(yīng)用受到較多的限制，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。
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