穆斯堡爾譜的應(yīng)用

穆斯堡爾介紹

穆斯堡爾效應(yīng)實(shí)質(zhì)是用核能級(jí)寬度來度量原子核周圍環(huán)境的能量變化情況。穆斯堡爾效應(yīng)是世界上能量分辨最高的物理方法之一，通過它我們可以得到原子核周圍環(huán)璄的超精細(xì)結(jié)構(gòu)信息，所謂環(huán)境是指原子核的核外電子和相鄰原子的電子之間相互作用。穆斯堡爾譜可以得到原子的磁性、自旋態(tài)、價(jià)態(tài)、結(jié)構(gòu)、相變和相組成等等重要的基本信息?，F(xiàn)在，幾乎所有研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的科學(xué)領(lǐng)域都可能會(huì)有穆斯堡爾譜技術(shù)的應(yīng)用。穆斯堡爾譜可應(yīng)用到磁學(xué)、化學(xué)、生物、物理冶金學(xué)、考古、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、環(huán)境科學(xué)等很多的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之中。

?穆斯堡爾譜的應(yīng)用

1 區(qū)分原子所處環(huán)境

四川大學(xué)的蔣紅軍等就采用穆斯堡爾譜對(duì)含鐵材料中Fe元素所處的環(huán)境進(jìn)行了研究。Fe2N@N-CFBs樣品在室溫下的穆斯堡爾譜形成了兩種不同的分裂譜，表明存在兩種位置的Fe元素。兩種Fe元素的比例與這兩個(gè)分裂譜的面積存在一定的關(guān)系。通過分峰擬合，作者將它們歸為Fe-III和Fe-II兩種位置。Fe-III譜的存在是因其周邊存在臨近的N原子，從而造成了同質(zhì)異能位移。Fe-II譜的存在表明Fe2N的化學(xué)計(jì)數(shù)比相比理想存在一定的偏移，即是存在ζ-Fe2N1-z。通過峰面積之比，作者計(jì)算得到了Z值，從而也確定了材料的成分為Fe2N0.84。

2 測(cè)量晶態(tài)和非晶態(tài)

由于穆斯堡爾譜能極為靈敏地反映共振原子核周圍化學(xué)環(huán)境的變化，因此也可以用其來確定固體是否為非晶體。晶態(tài)固體的穆斯堡爾譜都有著確定的值，譜線尖銳;非晶體由于穆斯堡爾譜參量是連續(xù)變化的，譜線比較寬。

3 測(cè)定元素的價(jià)態(tài)

法國(guó)Université de Picardie Jules Verne大學(xué)的D. Larcher等人就采用穆斯堡爾譜對(duì)電極材料放電前后元素價(jià)態(tài)的變化進(jìn)行了測(cè)定。負(fù)極材料LiSbO3在初始的時(shí)候Sb的價(jià)態(tài)全部是五價(jià)的。在其放電至0 V后，電極材料只含有46%的五價(jià)Sb。這表明有一部分Sb被還原了，但還有一部分Sb并沒有被還原。

4 研究材料的磁性質(zhì)

吉林大學(xué)的隋郁等人采用穆斯堡爾譜對(duì)不同壓力下制備的NiFe2O4納米固體進(jìn)行了研究。NiFe2O4顆粒的穆斯堡爾譜在常壓下表現(xiàn)為弱的磁分裂六線譜與強(qiáng)的超順磁雙線譜的迭加。當(dāng)顆粒壓制成納米固體后, 隨著壓力增加，譜線中鐵磁性成分越來越強(qiáng)而順磁性成分越來越弱, 并在六線譜中出現(xiàn)明顯的向低場(chǎng)方向的不對(duì)稱展寬。對(duì)于常規(guī)的NiFe2O4晶體而言，其金屬離子之間存在很強(qiáng)的超交換相互作用，引起原子核磁能級(jí)的劈裂，從而使其穆斯堡爾譜表現(xiàn)出磁分裂六線譜。因此，樣品譜線中的順磁譜應(yīng)是來源于小尺寸效應(yīng)所引起的超順磁馳豫。

5 研究相成分的轉(zhuǎn)變

南京大學(xué)的劉偉等人采用穆斯堡爾譜對(duì)Fe在氮化過程中相成分的轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研究。在氮化溫度為 300°C-400°C 的樣品中，可以找到對(duì)應(yīng)于α-Fe的穆斯堡爾譜，說明在溫度低于400°C時(shí)，氨氣的氮化能力不足，只能氮化部分鐵顆粒，當(dāng)溫度從 300°C升至 400°C 時(shí)，對(duì)應(yīng)于α-Fe子譜的峰面積比從69.76%下降至 34.65%，表明氮化程度得到了提高。在400°C以后，氮化鐵中的γ?-Fe4N逐漸轉(zhuǎn)化為ε-FexN(2<X<3)。

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