測(cè)試儀器：穆斯堡爾光譜

測(cè)試儀器：穆斯堡爾光譜

前言：

穆斯堡爾系統(tǒng)廣泛用于基礎(chǔ)科研工作，用于穆斯堡爾效應(yīng)的測(cè)量，穆斯堡爾系統(tǒng)主要研究的是具有一定體積的原子核與其周圍環(huán)境電或磁的互相作用，即原子的微觀結(jié)構(gòu)。

穆斯堡爾效應(yīng)--原理：

固體中的某些原子核有一定的幾率能夠無反沖地發(fā)射γ射線，而處于基態(tài)的原子核對(duì)前者發(fā)射的γ射線也有一定的幾率能夠無反沖地共振吸收。這種原子核無反沖地發(fā)射或共振吸收γ射線的現(xiàn)象就是穆斯堡爾效應(yīng)。當(dāng)γ射線通過一物體時(shí)，如果入射的γ光子的能量與物體中某些原子核的能級(jí)躍遷能量相等，這種能量的γ光子就會(huì)被原子共振吸收；而能量相差較大的γ光子則不會(huì)被共振吸收。這種經(jīng)吸收后所測(cè)得的γ光子的數(shù)量與能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系就是穆斯堡爾譜。由于穆斯堡爾效應(yīng)涉及到原子核的性質(zhì)，包括核的能級(jí)結(jié)構(gòu)以及核所處的化學(xué)環(huán)境，據(jù)此可以應(yīng)用穆斯堡爾譜來對(duì)原子的價(jià)態(tài)，化學(xué)鍵的離子性和配位數(shù)，晶體結(jié)構(gòu)，電子密度和磁性質(zhì)等進(jìn)行研究。

儀器名稱：穆斯堡爾光譜儀

型號(hào)：MS-500

檢測(cè)項(xiàng)目：常溫，低溫

應(yīng)用范圍：能反映共振原子核周圍化學(xué)環(huán)境的變化 ；并獲得共振原子核周圍化學(xué)環(huán)境的變化 ，由它可以獲得共振原子的氧化態(tài)、自旋態(tài)、化學(xué)鍵的性質(zhì)等有關(guān)固體微觀結(jié)構(gòu)的信息。廣泛在應(yīng)用于物理學(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)等許多領(lǐng)域。

制樣要求：100mg以上

多普勒效應(yīng)與多普勒速度：

如果聲波或者電磁波的波源相對(duì)接收者進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，那么對(duì)于接收者而言，其接收到的輻射波的頻率或能量就會(huì)隨著相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度而發(fā)生變化，這就是多普勒效應(yīng)。據(jù)此，在實(shí)驗(yàn)中我們可以通過調(diào)節(jié)輻射源的運(yùn)動(dòng)速度來改變接收體接收到的γ光子的能量，從而實(shí)現(xiàn)共振吸收。為了表示方便，穆斯堡爾譜的X軸就采用多普勒速度V（mm/s）來表現(xiàn)能量大小。一般而言，輻射源與接收體之間的相對(duì)速度僅需每秒幾毫米到每秒幾厘米。

儀器簡(jiǎn)介：

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。

穆斯堡爾譜儀的結(jié)構(gòu)：

穆斯堡爾譜儀的結(jié)構(gòu)，主要由放射源，驅(qū)動(dòng)裝置，放大器，γ射線探測(cè)器和數(shù)據(jù)記錄設(shè)備組成[1]。在透射穆斯堡爾譜中，因吸收發(fā)生共振時(shí)透過計(jì)數(shù)率最小，因此形成倒立的吸收峰，如圖2（a）所示。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的譜圖，只需要進(jìn)行定性分析就能獲得有價(jià)值的信息；對(duì)于復(fù)雜的譜圖，則需要將其進(jìn)行分峰擬合，然后與理論譜線進(jìn)行比對(duì)才能得到有用的信息。

放射源：放射源是提供具有特定能量的γ射線源，根據(jù)樣品（吸收體）的不同來選擇。常見的穆斯堡爾放射源為57Co，119Sn和121Sb。穆斯堡爾核素分布不均勻，大部分集中在原子序數(shù)50-80內(nèi)。最輕的穆斯堡爾核是40K。

驅(qū)動(dòng)裝置：驅(qū)動(dòng)裝置是用來實(shí)現(xiàn)放射源的運(yùn)動(dòng)的，從而根據(jù)多普勒效應(yīng)來調(diào)制頻率或能量。

探測(cè)器：探測(cè)器是用來探測(cè)透過的γ射線的，大多數(shù)穆斯堡爾放射源輻射出的γ射線不是單色的，需要選擇合適的探測(cè)器才可以。穆斯堡爾核γ射線的能量一般在10-100 keV，因此可以采用正比計(jì)數(shù)器，NaI(TI)閃爍探測(cè)器和半導(dǎo)體探測(cè)器。

穆斯堡爾譜方法的主要特點(diǎn)：

分辨率高，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)試樣無破壞，實(shí)驗(yàn)技術(shù)較為簡(jiǎn)單，試樣的制備技術(shù)也不復(fù)雜，所研究的對(duì)象可以是導(dǎo)體、半導(dǎo)體或絕緣體，試樣可以是晶體或非晶體態(tài)的體材料、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，范圍之廣是少見的。主要的不足之處是：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。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。

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。

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。

鑠思百檢測(cè)動(dòng)態(tài)

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