Энергия и ширина резонансных переходов

Гамма-резонансная ядерная флуоресценция, т. е, испускание и поглощение -квантов при ядерных переходах без затраты энергии на отдачу ядра, была открыта Р. Л. Мессбауэром в 1958 г. Эффект назван поэтому его именем, как и разработанный метод спектроскопии. Источником излучения и объектом, поглощающим его, являются ядра одного и того же изотопа, соответственно, в возбужденном и основном состояниях. В ядерной физике ядра с одинаковыми зарядами и массовыми числами, но разными энергиями и временами жизни (полураспада) называют изомерами. Бремя жизни изомеров играет огромную роль в гамма-резонансной спектроскопии, определяя ширину линий. Большим достоинством метода является высокая монохроматичность -излучения (узость линии) и высокое спектральное разрешение. Положение резонансного сигнала или так называемый изомерный сдвиг зависит от электронного окружения ядер. Метод мессбауэровской спектроскопии позволяет получить такие же данные о градиенте электрического поля на ядрах, как и метод спектроскопии ЯКР, [c.88]

Б. ЭНЕРГИЯ И ШИРИНА РЕЗОНАНСНЫХ ПЕРЕХОДОВ [c.10]

Однако их серьезным ограничением является невозможность независимой регулировки интенсивности излучения отдельных элементов. Действительно, сравнимые по величине световые потоки для каждого из элементов соответствуют иногда отличающимся на порядок мощностям разряда (см., например, табл. 14). Это обстоятельство связано с различиями в упругостях паров, величинах катодного распыления и свойствах резонансных линий (в силах осцилляторов и энергиях перехода). Поэтому при сочетании в лампе элементов с различными характеристиками интенсивность и ширина резонансных линий, возбуждаемых в таких лампах, могут оказаться далекими от оптимальных. [c.103]

Энергия и ширина резонансных переходов [c.8]

Вследствие очень малой ширины ядерных переходов эффект Мессбауэра весьма чувствителен даже к небольшим изменениям энергии 7-излучения. Поэтому в 7-резонансных спектрах проявляются сравнительно слабые взаимодействия между ядром и орбитальными электронами. Именно влияние электронного окружения на испускание или поглощение 7-излучения при ядерных переходах определяет сверхтонкую структуру 7-резонансных спектров. Почти все применения эффекта Мессбауэра в химии и физике твердого тела основаны на анализе сверхтонкой структуры спектров. [c.246]

Аналогичное рассмотрение для систем, поглощающих кванты, приводит к выводу, что контур линии поглощения описывается тем же самым законом, что и для излучения, т. е. относительная вероятность поглощения 1 1,огл кванта с энергией е также определяется соотношением (1.1). Таким образом, всякий возбужденный уровень характеризуется не только величиной резонансной энергии возбуждения бо, но и естественной шириной Г. Отношение этой ширины к энергии резонансного перехода Г/бо определяет необходимую точность настройки для попадания в резонанс. [c.11]

Эффект Мессбауэра наблюдался [28] как для перехода 46,5 кэв, так и для перехода 99,1 кэв в Сравнительно большие ширины резонансных линий делают менее подходящим, чем четные изотопы, для изучения сверхтонкой структуры. Из трех четных изотопов только изотоп очевидно, лучше других во всех отношениях. У него наименьшая энергия у-перехода, наиболее узкая естественная ширина линии и, вероятно, наибольший квадрупольный момент [14]. Хорошо разрешенное квадрупольное сверхтонкое расщепление спектра поглощения наблюдалось сразу двумя группами исследователей [37, 38]. Было сообщено о градиентах поля до 2-10 СОЗЕ (в ШЗг), но детальной интерпретации в рамках теории химической связи пока нет. [c.409]

Физические основы метода. Этот метод также дает важную информацию о динамике белков. Он позволяет определять амплитуды смещений атомов в структуре белка на коротких временах (10 -10 с). Он основан на том, что при поглощении у-кванта происходит переход ядра из основного Е1) в возбужденное состояние Е2) согласно обычному закону АЕ = Е2 — Е = Нм, где для ядерных уровней АЕ составляет 10 -10 эВ. Поглощение у-квантов наблюдается на ядрах тяжелых атомов Ре, Си, РЬ. Для изотопа Ре, содержащегося в природных соединениях в количестве 2,2%, величина при резонансном поглощении составляет 14,4 КэВ, а время жизни ядра Ре в возбужденном состоянии т 10 с. Отсюда согласно соотношению неопределенностей для энергии (Х.2.16) можно найти, что естественная ширина резонансной линии поглощения у-квантов составляет очень малую величину Г 10 эВ. [c.290]

ЯМР-влагомеры. Принцип их действия заключается в резонансном поглощении энергии высокочастотного электромагн. поля входящими в состав воды ядрами водорода в постоянном магн. поле (см. Ядерный магнитный резонанс). Величина поглощенной энергии служит мерой влажности материала. Достоинства этих В. высокая избирательность и возможность бесконтактного измерения. Кроме того, анализируя резонансную кривую поглощения, можно определять также характер взаимод. влаги с в-вом, т. к. ширина кривой изменяется при переходе от своб. влаги к адсорбированной. Диапазон измерения концентраций от [c.390]

В реальных образцах среднее число спинов на любой ларморовской частоте постоянно, так как общее число спинов весьма велико. Соседние спины могут изменять свою ориентацию за счет спин-решеточных переходов. Один из механизмов распределения энергии в пределах статической диполь-дипольной ширины и состоит в том, что выделенные спины R, имеющие резонансную частоту oj, поглощают микроволновую энергию и затем эта энергия распределяется вдоль линии за счет переориентации соседних спинов. [c.199]

Рассмотрим уширение спектральной линии, соответствующей переходу с уровня J на основной уровень J . Столкновения возбужденного атома с невозбужденными, сопровождающиеся резонансной передачей энергии возбуждения, т. е. переходом первого атома на уровень и возбуждением второго, приводят к сокращению времени жизни атома на уровне У. Вследствие этого спектральные линии, начинающиеся или оканчивающиеся на уровне У, должны уширяться. Уширение такого типа описывается дисперсионной формулой, а ширина линии равна ) [c.556]

Итак, при достаточно низких температурах спектры излучения и поглощения гамма-квантов ядрами, входящими в состав кристаллических решеток, состоят из двух компонент тривиальной широкой компоненты, обусловленной тепловым движением атомов в кристаллической решетке и изменением колебательных состояний решетки при излучении или поглощении гамма-квантов, и узкой резонансной линии естественной ширины, обусловленной восприятием импульса отдачи всей решеткой как целым, т. е. практическим отсутствием потерь энергии на отдачу. Вид обоих компонент спектра излучения и поглощения для 129 кэв -у-перехода в 1г при 88° К представлен схематически на рис. 6. Увеличение температуры сопровождается некоторым усилением перекрытия широких компонент спектра, которое, однако, с избытком компенсируется резким уменьшением вклада несмещенных линий, в результате чего резонансное поглощение при этом не усиливается, а, напротив, ослабевает. [c.20]

Рассмотрим подробнее связь между резонансным рассеянием и энергией фотона. Вследствие того что возбужденное состояние имеет конечную продолжительность жизни т, переход характеризуется естественной шириной спектральной линии Г обе величины [c.233]

В табл. 1 сопоставлены значения энергии отдачи и естественной ширины для желтой спектральной линии натрия и для - -излучения с энергией 23,8 кэв. В случае электронных переходов потеря энергии 2Е настолько мала по сравнению с шириной Г, что для фотона несомненно всегда выполняется соотношение (3). С другой стороны, при ядерных переходах величина Е очень велика по сравнению с шириной Г, вследствие чего энергия рентгеновского -излучения существенно отличается от энергии резонансного поглощения. [c.234]

Природу, структуру и электронное состояние промежуточного продукта. Для абсорбционной спектроскопии можно использовать источник белого света в сочетании со спектрографом для получения фотографически зарегистрированного обзорного спектра поглощающих соединений в реакционной системе. В других случаях для сканирования спектрального диапазона может применяться монохроматор с фотоэлектрическим приемником. Многие исследуемые короткоживущие интермедиаты обладают достаточно большим оптическим поглощением из-за наличия разрешенного электронного дипольного перехода на более высокий уровень энергии, В этом случае, например, триплетные возбужденные состояния могут наблюдаться по их триплет-триплетному поглощению. В общем случае индивидуальные полосы поглощения имеют тем большую амплитуду, чем они уже. Вследствие этого эффекта атомы имеют разрешенные линии поглощения с особенно большими амплитудами. При количественных измерениях поглощения обычно выбирается длина волны, при которой наблюдается сильная полоса поглощения и на нее не накладываются полосы поглощения других соединений, В экспериментах по оптическому поглощению в качестве источника света можно применять лазеры. Очень эффективны в лазерных абсорбционных исследованиях перестраиваемые лазеры на красителях, особенно для веществ с узкими полосами поглощения (таких, как атомы и малые радикалы), поскольку лазерное излучение отличается высокой монохроматичностью и узкой спектральной полосой. Повышения поглощения можно достигнуть, заставив световой пучок многократно пересекать образец с помощью соответствующего расположения зеркал в многопроходовом абсорбционном эксперименте. Вновь для этой цели превосходно подходят лазеры благодаря малой расходимости лазерного пучка. В ряде случаев можно создать источник света, который спектрально адекватен абсорбционным свойствам именно исследуемых соединений. Например, можно сконструировать электрические разрядные лампы, содержащие подходящие газы и испускающие резонансные спектральные линии (при переходе из первого возбужденного состояния в основное) многих атомов и простых свободных радикалов. Очевидно, что резонансные спектральные линии точно соответствуют длинам волн поглощения этих же веществ, соответствующим переходу из основного электронного состояния. Если эти атомы или простые радикалы присутствуют в реакционной смеси, то будет наблюдаться резонансное поглощение. Если спектральные ширины полосы испускания источника и полосы поглощения объекта исследования совпадают, то чувствительность абсорбционных измерений может быть высокой при различающейся избирательности, так [c.195]

Возможность исследования эффекта Мессбауэра в значительной степени определяется временем жизни возбужденного состояния. Если время жизни мало, отношение ширины уровня к энергии перехода (Г/ о) очень велико и резонансный эффект фактически исчезает. Такой случай наблюдается, например, у с энергией перехода 99 кэв, где полупериод существования возбужденного состояния составляет всего 0,16-10 сек, а ширина линии больше типичных значений для сверхтонких взаимодействий [56]. При очень больших временах жизни возбужденного состояния отношение Г/ о очень мало, и вследствие этого вероятность мессбауэровского перехода становится очень низкой. Кроме того, очень узкие линии трудно наблюдать. Оптимальный интервал значений Г/ о составляет 10" —10" , хотя эффект Мессбауэра удалось зарегистрировать и в случае переходов, для которых это отношение находится за указанными пределами. [c.263]

В определенном отношении -резонансная спектроскопия — совершенно уникальный спектроскопический метод исследования, так как в нем исиользуются источники высоких энергий для обнаружения очень малых изменений энергии. Вероятно, эта особенность метода обусловливает весьма малую ширину линий благодаря сравнительно большому времени жизни возбужденного ядерного состояния. Конечно, в этом методе остаются проблемы, связанные с разрешением в спектрах, однако основной трудностью является очень низкая плотность фотонного излучения источника и связанные с этим проблемы детектирования сигналов. Преодоление указанных трудностей требует статистической обработки результатов измерений. Таким образом, общей проблемой для всех методов, использующих излучение высокой энергии, является разрешение спектра, которое требуется для отнесения спектральных переходов и установления связи между спектрами и параметрами, характеризующими геометрическое и электронное строение молекул. [c.398]

Известно, что для атомов и атомных ядер, участвующих в резонансной флуоресценции, типичные значения средних времен жизни возбужденных состояний составляют по порядку величины 10 —10" сек, что отвечает ширинам линий Г = 10 10 эв. Однако, как указывалось выше, энергия фотонов исчисляется электронвольтами, а энергия ядерных переходов составляет 10 —10 эв. Отсюда следует, что (Г/ео)ат Ю" 10 , а (Г/ео)яд ч-10 . Таким образом, в случае гамма-флуоресценции резонанс оказывается гораздо острее , чем для случая оптической флуоресценции, несмотря на близкие значения величин Г, и для его наблюдения необходимо исключить в эксперименте все явления, которые могут привести к различию резонансных энергий излучающих и поглощающих систем е,, и ё . Если же, напротив, с помощью какого-либо внешнего воздействия изменить энергию ее или Вя так, чтобы их разность заметно превышала Г, резонансное поглощение должно исчезнуть. Примем для простоты, что ео = причем мы имеем возможность контролируемым образом изменять энергию излучаемого кванта ео на неко- [c.11]

Гиромагнитное отношение для электронного спина намного больше, чем для ядерных спинов. Так в 658,5 раза больше, чем ун и в 699 раз больше, чем уг - При наложении электромагнитного поля частоты м-=17/1 0, магнитная составляющая которого 2Нхсо ,ац1 перпендикулярна Яо, индуцируются резонансные переходы между энергетическими уровнями. Вероятность такого перехода для отдельного спина 1 =у/Я 72- (О Гг-параметре, связанном с шириной линии поглощения, см. ниже.) Однако поглощение энергии электромагнитного поля — лишь одна сторона явления магнитного резонанса. Другая, не менее важная, заключается в рассеянии энергии, полученной системой спинов, передаче ее другим степеням свободы- вещества, переходе в тепловую энергию. [c.187]

Энергия перехода ед, эв Естественная ширина возбужденного уровня Г, эв Резонансная длина волны см [c.13]

Таким образом возникает возможность наблюдения ядерной гамма-резонансной флуоресценции на линиях естественной ширины — эффект Мессбауэра (рис. 1.8). Вероятность излучения или поглощения гамма-квантов в твердых телах без возбуждения фононов (вероятность эффекта Мессбауэра) принято обозначать через f или / соответственно. В тех случаях, когда эти процессы реализуются, контуры линий излучения и поглощения с естественными ширинами Г полностью перекрываются (поскольку //А, 1 и Eq = Si), и резонансная флуоресценция проявляется наиболее ярко [см. формулу (1.6) при х = = 0]. Если по каким-либо причинам энергия ядерного перехода в источнике излучения (а следовательно, и энергия гамма-кванта) отличается от энергии перехода ядра в поглотителе на величину х, много большую 2Г, то резонансное поглощение становится исчезающе малым [см. формулу (1.6) при х Э 2Г]. [c.22]

Переходя к твердому состоянию, мы в значительной степени уменьшаем ширину резонансных линий по сравнению с тем, что показано на рис. 15.1. В твердом состоянии доплеровское уширение становится пренебрежимо малым и имеет величину около 10эВ для у-квантов с энергией 100 кэВ и излучателей с массовым числом 100. Полная ширина линии на ее полувысоте дается с помощью принципа неопределенности Гейзенберга как А =/г/т = 4,5610 10 = 4,6710 эВ, или 0,097 мм/с (для Ре). Ширина линии—величина бесконечно малого порядка по сравнению с энергией источника 1,410 эВ. Времена жизни возбужденных состояний мессбауэровских ядер лежат в интервале от 10 до 10" ° с, что ведет к ширине линий большинства ядер от 10 до 10 эВ. Этот вопрос обсуждается в работах [1—5], в которых более подробно рассматривается МБ-спектроскопия. [c.287]

Что касается проблемы структуры и поведения ассоциатов типа Me +Ago в галогенидах серебра [23, 24], то здесь результаты, полученные методом ЭПР, не являются окончательными— мнения различных авторов расходятся. Согласно одним данным в комплексах Mn +Ago и o +Ago ионы Ме + и Aga — соседи второго порядка (тетрагональное прле), согласно другим— безусловно первого (ближайшее соседство — поле орторемби-ческое). В случае V +Ago при Г=93К поле тетрагональное — соседство второго порядка. При 415 К ионы V + не ассоциируют с вакансией. По предварительным наблюдениям частичная диссоциация комплекса наблюдается уже при 153 К. Температурная вариация ширин резонансных линий позволяет определить энергию активации перескока связанной в комплексе вакансии 0,30 0,05 эВ. Результат практически совпадает с данными релаксационных опытов, описанных в гл. XV. Си + находится в ближайшем соседстве с вакансией, но если Ag l хлорирован, то при облучении вакансия переходит во вторую координационную сферу. [c.228]

Поскольку доля энергии, передаваемая при столкновении частиц, пропорциональна отношению их масс, а масса электрона мала, возбуждение вращательных переходов электронным ударом неэффективно. Значение сечений этого процесса для молекул с одинаковыми атомами (гомоядерных молекул) в интервале энергий от порога до 10 —10 эВ не превышает см . Сечение возбуждения вращательных переходов него-моядерных молекул больше примерно на порядок. Вращательные переходы молекул могут происходить также при резонансном образовании и распаде нестабильного молекулярного отрицательного иона при энергиях электронов порядка нескольких электрон-вольт. В этом случае сечение достигает см . Но при этом более существенно колебательное возбуждение. К тому же ширина резонансных пиков мала, и этот канал вряд ли вносит заметный вклад в процесс вращательного возбуждения. [c.261]

Эффект Мессбауэра позволяет наблюдать ядеряое резонансное поглощение (рассеяние) со спектральными линиями естеств. ширины Г, к-рая обычно лежит в интервале 10 —10 эВ. Чувствительность М. с. по энергии характеризуется величиной rjEy, где E — энергия перехода ядра из первого возбужденного состояния в основное. Обычно 10 у < 10 эВ, т. е. чувствительность М. с. составляет 10 —10 . [c.324]

Другим двойным резонансным эффектом, детально изученным Фехером [137], является метод электронно-ядерного двойного резонанса (ЭЯДР). Если ядра в веществе связаны с электронами через сверхтонкое взаимодействие, то наблюдается расщепление ядерных уровней. В методе ЭЯДР линия электронного резонанса вещества насыщена. Подавая радиочастотную мощность определенной частоты на образец с тем, чтобы вызвать ядерные переходы между уровнями, образовавщимися за счет сверхтонкого взаимодействия, можно снять насыщение электронного резонанса и при определенной частоте появится сигнал ЭПР. Таким путем можно очень точно измерить энергию сверхтонкого взаимодействия электрона и ядра в веществе. Например, / -центрам в галогенидах щелочных металлов отвечает одна линия ЭПР, уширенная за счет сверхтонкого взаимодействия с большим числом соседних ядер, как, например, СР и в КС1. Фехер [138] определил это взаимодействие с помощью метода ЭЯДР, который позволил ему точно оценить природу волновых функций электрона для / -центра. Таким образом, метод ЭЯДР позволяет разрешить сверхтонкую структуру линий ЭПР, причем достигается разрешение порядка 10", поскольку лимитирующей является ширина линии ЯМР, а не ЭПР. [c.69]

Было обнаружено, что пик кривой образования СГ в процессе резонансного захвата электрона (рис. 9) появляется нри энергии 1,60 эв, достигает максимума при 2,4 0,1 эв и имеет ширину 1,6 0,2 эв. Наиболее вероятно, что ионы СГ образуются в результате переходов на кривую отталкивательного состояния С , имеющего предел диссоциации, равный С(С12) —ЕА (С1),или—1,055эе по отношению к основному состоянию С12-По известной форме пика кривой резонансного захвата электронов на рис. 10 построена потенциальная кривая иона С1 . [c.417]

Сигналы магнитного резонанса ядер, обладаюгцих квадруполь-ным моментом, характеризуются малой интенсивностью, большой шириной и коротким временем релаксации. Если величина квадрупольного момента велика, как например у ядер 1 , Вг Ка , АР , Со и т. п., то релаксация носит чИсто квадрупольный характер. У ядер с меньшим квадрупольным моментом (Ш, ЬП) характер релаксации смешанный. В общих чертах, квадрупольная релаксация определяется тем, что спин-решеточный обмен энергией происходит путем изменения энергии ядра через посредство переменного элек у ического поля, создаваемого движением частиц в месте расположения ядра [32]. Как и в случае дипольных ядер, спектр этого поля может быть описан спектральной плотностью 8 (сй), которая также содержит компоненту резонансной частоты индуцирующей переходы между магнитными уровнями. В резуль-, тате появляется дополнительный обмен энергией в системе спинг решетка [32]. Общее рассмотрение квадрупольной релаксации впервые дано Бломбергеном [29]. Вопросам теории релаксации квадрупольных ядер в жидкостях и растворах посвящен ряд работ [194—197]. Расчеты времени квадрупольной релаксации спинов в жидких ионных растворах диамагнитных солей впервею произвел Валиев [197]. В теории Валиева принимается, что. время существования устойчивого ионного комплекса (октаэдрит ческого, как наиболее вероятного) больше ядра центрального иона. Поэтому при исследовании спин-решеточной релаксации этого ядра необходимо прежде всего учесть тепловое движение лигандов внутренние колебания и диффузное вращение в комплексе. Оказалось, что в смешанных комплексах с различными лигандами типа М(0И2)пЬх основную роль играет диффузное вращение. В комплексах с одинаковыми лигандами квадруполь- ная релаксация происходит в основном за счет внутренних тепловых колебаний комплекса [197]. В общем [c.251]

Ядерная спектроскопия (7-резонансная С., ГРС, мес-сбауэровская С.) основана на резонансном поглощении у-квантов атомными ядрами, происходящем без потери энергии на отдачу (эффект Мессбауэра). Такое поглощение возможно для ядер, входящих в состав твердых тел, когда импульс отдачи передается решетке и излучающее (поглощающее) ядро не изменяет своего положения в пространстве. В у-спектрах наблюдается линия с частотой, в точности соответствующей энергии 7-перехода, причем ее ширина совпадает с естественной шириной Г соответствующего ядерного уровня. Значения Г для ядерных уровней атома мало отличаются от значений для электронных уровней, однако острота резонанса, характеризуемая отношением Г к разности энергий Д ,у -того и /-того уровней, между к-рыми происходит переход, на четыре порядка меньше. Поэтому у-спектры чрезвычайно чувствительны к малейшим изменениям энергии испускаемых или поглощаемых квантов. Это приводит к тому, что метод ГРС может определять факторы, даже очень слабо влияющие на энергетич. состояние атома, напр, различие в строении внешних электронных оболочек ядер-излу-чателей и ядер-поглотителей (химич. сдвиг) или квад-рупольные расщепления линий для ядер, обладающих собственным квадрупольный моментом. [c.234]

Этот процесс перераспределения зеемановской энергии вдоль неоднородноуширенной линии осуществляется за счет того, что выделенные спины находятся в резонансном поле в течение времени, малого по сравнению со временем спин-решеточной релаксации. Например, если число соседних спинов равно десяти, то время жизни в состоянии с ларморовской частотой ш, равно т = l/lOTi (Ti — время спин-решеточной релаксации соседей). Этот механизм распределения энергии обусловлен спин-решеточными переходами соседей и не зависит от ширины неоднородноуширенной линии. [c.199]

Атомные ядра, подобно атомам и молекулам, являются типичными примерами квантовых микросистем, и потому были все основания ожидать, что и для гамма-лучей, испускаемых или поглощаемых при переходах между энергетическими уровнями ядер, будет наблюдаться резонансная флуоресценция. Однако, несмотря на то, что поиски резонансной гамма-флуоресценции начались еще в 1929 г. [40], более двадцати лет они были безуспешными. В дальнейшем же, вплоть до открытия эффекта Мёссбауэра в 1958 г. [17—19], это явление удалось наблюдать лишь в весьма специфических условиях (о которых будет сказано ниже), и потому его наблюдения не получили особенно широкого распространения. В чем же состоит основное различие в условиях наблюдения атомной (оптической) и ядерной (гамма) резонансной флуоресценции. Для ответа на этот вопрос надо прежде всего вспомнить, что всякий возбужденный уровень характеризуется не только величиной резонансной энергии возбуждения Ер, но и своей естественной шириной Г. Эта ширина, связанная со средней продолжительностью жизни возбужденного состояния т соотношением неопределенности Гг = % = = 1,05-10 эрг-сек, определяет необходимую точность настройки для попадания в резонанс. Если возбужденное состояние может распадаться несколькими различными способами (первым, вторым, [c.8]

Применив дебаевскую теорию твердого тела к энергетической зависимости поглощения атомами в кристаллах нейтронов в окрестности резонансного уровня, Лэмб показал, что при низких температурах (Г 6) должна наблюдаться несмещенная резонансная линия, которая обладает допплеровской шириной D = 2 Re (вместо энергии теплового движения кТ входит средняя энергия одной колебательной степени свободы кристаллической решетки е). Аналогичным следствием коллективизации энергии отдачи при излучении и поглощении гамма-квантов оказывается усиление вклада несмещенной линии с естественной шириной при охлаждении излучателя и поглотителя, которое и явилось причиной увеличения резонансного поглощения при понижении температуры в опыте Мёссбауэра. Теоретическое рассмотрение вероятности f перехода (при котором отдельному ядру сообщалась бы энергия отдачи R), не сопровождающегося возбуждением фононов, т. е. изменением внутреннего энергетического состояния кристаллической решетки, выполняется в дебаевском приближении довольно просто и характеризуется так называемым температурным фактором Дебая — Валлера [c.19]

Из (3.183) видно, что индивидуальная линия как функция поля, вообще говоря, не симметрична относительно Нц и ширина ее Д ж Ь/ьл ц зависит от разности наклонов энергетических уровней г и ] при данном резонансном поле Нц (0, ф) (чем меньше разность наклонов, тем больше пшрина линии). Эта зависимость становится существенной как в случае малого наклона уровней энергии, так и в случае, когда в спектре одновременно присутствуют переходы по электронному спину разных порядков, например переходы АМ = 1 и АМ = 2. Обе эти ситуации часто встречаются при О — В >Н. [c.149]

Поэтому резонансное поглощение на линиях естественной ширины должно было бы практически полностью отсутствовать. Ликвидация отдачи, а следовательно, и возможность наблюдения ядерной гамма-резонансной флуоресценции связаны с взаимодействием ядер в твердых телах. Спектр колебаний атомов в твердом теле (фононный спектр) можно при этом описать на основе картины набора осцилляторов в потенциальных ямах с характеристическими частотами, кратными некоторой частоте (Оа. Переход осциллятора с более высоких уровней на более низкие сопровождается поглощением фононов, т. е. исчезновением их из колебательного спектра кристалла. Противоположный процесс связан с возбуждением (испусканием) фононов, т. е. с появлением их в колебательном спектре. Число фононов данного сорта определяется как строением кристалла, так и его температурой. При предельно низких температурах (Т = 0) в решетке твердого тела происходят лишь нулевые колебания со спектром характеристических частот, который зависит от строения кристалла и может быть охарактеризован некоторой средней энергией колебаний йшср [14]. Пока энергия отдачи ядра при излучении или поглощении гамма-квантов меньше энергии связей атомов в кристаллах (исчисляющейся электронвольтами), разрыва этих связей не происходит. В этом случае все возбуждения, связанные с импульсом отдачи, который неизбежно приобретается ядром при излучении или поглощении гамма-кванта, становятся коллективными. Все осцилляторы остаются в своих потенциальных ямах. Они могут лишь переходить при этом с одного энергетического уровня на другой. Поэтому передачи импульса отдельным осцилляторам не происходит импульс отдачи воспринимается всей решеткой как целым. Однако часть энергии ядерного перехода может передаваться осцилляторам, т. е. расходоваться на возбуждение фононов . Таким образом, разрывается характерная для гамма-перехода в свободном ядре однозначная связь энергии и импульса отдачи. Лишь в том частном случае, когда возбуждения фононов не происходит, т. е. все осцилляторы остаются на тех же энергетических уровнях, подобная однозначная связь восстанавливается — и энергия и импульс делятся теперь между гамма-квантом и кристаллом как целым. Импульс отдачи свободного ядра mv практически равен импульсу отдачи кристалла MV М — масса всего кристалла), но это значит, что энергия отдачи кристалла MV I2 в М1т раз меньше энергии отдачи одиночного свободного ядра, т. е. энергия отдачи 7 криот становится ничтожно малой, гораздо меньше естественной ширины линии Г. В спектрах излучения и поглощения появляются линии, не смещенные по энергии благодаря отсутствию отдачи. Именно эти линии оказываются к тому же неуширен-ными вследствие когерентности электромагнитных волн и интерференционных явлений при 7 = 0. Или иначе для кристалла как целого выполняются и столь жесткие условия, как /Икрист <С г (ШТ) (или / крист < г (Г/е), где е — энергия нулевых колебаний, а поэтому всегда D = < Г). [c.22]

Необходимость учета квадратичного допплеровского сдвига в экспериментах по эффекту Мессбауэра была отмечена впервые Джозефсоном [68], обратившим внимание на важность учета различия температур излучателя и поглотителя в опытах по определению гравитационного сдвига энергии гамма-квантов типа опыта Паунда и Ребки [69]. Ход рассуждений Джозефсона весьма прост. С испусканием -кванта одно из ядер в решетке становится легче на величину = — (е /с ). Между тем его импульс в решетке при излучении кванта без отдачи не меняется. В результате кинетическая энергия данного ядра р /2т, а соответственно и вся кинетическая энергия ядер в решетке возрастают на величину 6Е = 6 р 12т) = — (р /2) Ьт1т ) = (и 2с ) е,о, и на такую же величину должна уменьшиться энергия излучаемого кванта. Соответственно при поглощении одним из ядер решетки гамма-кванта кинетическая энергия движения ядер в решетке уменьшается, а потому и резонансная энергия поглощаемого кванта также должна уменьшиться. Квадратичный допплер-эффект в отличие от отдачи смещает резонансные энергии излучаемого и поглощаемого квантов в одну и ту же сторону. Усреднение по значениям дает бв = v l2 ) ео = Е тс ) Ео, т. е. изменение резонансной энергии гамма-кванта пропорционально средней кинетической энергии мессбауэровских атомов в решетке, зависящей от теплоемкости решетки, т. е. ее температуры и химического состава. В конечном счете относительное изменение резонансной энергии гамма-квантов с температурой описывается соотношением д1дТ) (бд/бо) = — (Ср/2с ), где Ср — удельная теплоемкость при постоянном давлении. Так, для железа при комнатной температуре относительное изменение энергии гамма-квантов на Г К составляет 2,2 (т. е. величину, равную гравитационному смещению энергии у-кванта на высоте 22 м), а ожидаемое смещение при переходе от комнатной температуры до абсолютного нуля близко к естественной ширине линии. [c.40]