Резонансная спектроскопия (эффект Мессбауэра)

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]

Гамма-спектроскопия основана на эффекте резонансного поглощения атомными ядрами 7-квантов (эффект Мессбауэра). При радиоактивном распаде ядер образуются изотопы в возбужденном состоянии. Их переход в основное состояние сопровождается 7-излучением. Невозбужденные атомные ядра в свою очередь могут поглощать 7-кванты и переходить в возбужденное состояние. Однако это явление возможно лишь в строго определенных условиях. Например, 7-излучение возбужденных ядер Ре одной металлической пластинки может поглощать невозбужденные ядра Ре другой пластинки. Если же источник и приемник 7-лучей находятся в разных соединениях (например, источник Те в металле, а поглотитель — в кристалле РеСЬ), то поглощение 7-лучей наблюдаться не будет. [c.148]

Е. у-РЕЗОНАНСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (ЭФФЕКТ МЕССБАУЭРА) [c.97]

Гамма-спектроскопия основана на эффекте резонансного поглощения атомными ядрами у-квантов. Это явление было открыто немецким ученым Мессбауэром в 1958 г. (эффект Мессбауэра). Как указывалось (стр. 42), при радиоактивном распаде образуются изотопы в возбужденном состоянии, которое существует около 10 сек. При переходе ядер из возбужденного в основное состояние происходит у-излучение. Невозбужденные атомные ядра в свою очередь могут поглощать V-кванты и переходить в возбужденное состояние. [c.179]

Роль 7-спектроскопии в химических исследованиях связана с тем, что энергия ядерных переходов зависит от распределения электронной плотности вокруг ядра, т. е. в зависимости от химического окружения для возбуждения ядерных переходов требуются различные энергии. Поэтому если источник и приемник 7-излучения находятся в разных соединениях (например, источник Ре в металле, а поглотитель — в кристалле РеС ), то поглощение 7-лучей наблюдаться не будет. Однако, поскольку влияние природы химического окружения атома на смещение ядерных энергетических уровней мало, можно добиться резонансного поглощения 7-квантов, несколько изменив их энергию. Для этого достаточно перемещать источник (или поглотитель) 7-излучения относительно приемника (источника) излучения. В этом случае энергия 7-квантов увеличивается или уменьшается на величину кинетической энергии. При некоторой скорости движения начинается резонансное поглощение, т. е. наблюдается эффект Мессбауэра. [c.180]

Гамма-резонансная спектроскопия (спектроскопия без отдачи, или эффект Мессбауэра [309]) для изучения процессов сольватации стала использоваться лишь в последние годы [71, 72, 411, 412, 417, 418]. [c.134]

Применение эффекта Мессбауэра как анализатора в методе меченых атомов позволило вскрыть во многом совершенно неожиданный механизм некоторых классических реакций химии неорганических координационных соединений (комплексообразование, окислительно-восстановительные превращения, изотопный обмен) и продемонстрировало несомненную кинетическую перспективность гамма-резонансной спектроскопии. [c.6]

Оптические методы анализа основаны на измерении характе]5истик оптических свойств вещества (испускание, поглощение, рассеивание, отражение, преломление, дифракция, интерференция, поляризация света), проявляющихся при его взаимодействии с элекгромагнитшш излучением. По характеру взаимодействия электромагнитного излуч(шия с веществом оптические методы анализа обычно подразделяют на эмиссионный спектральный, атомно-абсорбционный, молекулярный абсорбционный спектральный (спектрофотометрия, фотоэлектроколориметрия), люминесцентный, нефелометрический, турбодиметрический, рефрактометрический, интерферометрическиг поляриметрический анализ, а также спектральный анализ на основе спектров комбинационного рассеяния (раман-эффект) и некоторые другие методы, также использующие взаимодействие электромагнитного поля с веществом — ядерный магнитный резонанс (ЯМР), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), ядерная гамма-резонансная спектроскопия (эффект Мессбауэра) и т. д. [c.516]

Затронутый в данной статье круг вопросов в основном ограничен теми аспектами -(-резонансной спектроскопии, которые имеют непосредственное отношение к изучению природы химической связи. В этом отношении эффект Мессбауэра является важным средством исследования, поскольку он отражает сверхтонкие взаимодействия двух типов, имеющие электрическую природу, и дает возможность получить ценные сведения о делокализации электро- [c.287]

ЯДЕРНАЯ ГАММА-РЕЗОНАНСНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — см. Ядерная химия, Мессбауэра эффект. [c.535]

Эффект Мессбауэра в аналитической химии имеет ограниченное применение. Он используется, например, для открытия примесных атомов, если атомы основной решетки не мешают прохождению резонансного -излучения. Мессбауэровская спектроскопия имеет большие потенциальные аналитические возможности как метод неразрушающего анализа и как один из эффективных методов определения валентного состояния и степени окисления элементов. [c.274]

К НИМ ОТНОСЯТСЯ вопросы, связанные с определением электронной конфигурации атома железа, входящего в различные биологически важные соединения. К этой проблеме тесно примыкает вопрос о возможности изучения парамагнитной релаксации из сверхтонкого расщепления мессбауэровских спектров. Анализ важнейших параметров мессбауэровских спектров — изомерного сдвига, квадрупольного расщепления, эффективного внутреннего магнитного поля, асимметрии линий — и результата влияний на них температуры и внешних магнитных полей позволяет во многих случаях получать уникальную картину электронного строения железа в гемо- и металлопротеинах, а также молекулярных групп ближайшего окружения железа. Измерение интенсивности резонансного поглощения у-квантов без отдачи в образцах, находящихся в различных температурных условиях и агрегатных состояниях, часто дает возможность сделать выводы относительно прочности связи атома или иона железа с другими атомами или молекулярными группами. Наконец, не менее перспективным и важным является использование мессбауэровской спектроскопии для изучения метаболизма железа в разных организмах. Применяя эффект Мессбауэра, удобно следить не только за перемещением железа, но и регистрировать изменение его электронной конфигурации, если в качестве меченого атома использовать изотоп Те. [c.416]

Гамма-резонансная спектроскопия. Гамма-резонанс связан с эффектом Мессбауэра. Оба они рассматриваются в курсе физики. [c.52]

Резонансная (или мессбауэровская) спектроскопия основана на излучении без отдачи и резонансном поглощении мягкого - -излучения — явлении, открытом в 1958 г. Мессбауэром [1, 2]. Применение этого ядерного эффекта в химии обусловлено тем, что на нем заметно сказываются взаимодействия между ядром и электронами на атомных или молекулярных орбиталях. [c.232]

По ряду причин (подробнее см. [310—312]) эффект Мессбауэра в настоящее время можно наблюдать на ограниченном числе элементов, преимущественно второй половины таблицы Д. И. Менделеева. Для легких элементов очень большие частоты ядерных переходов ( 300 Кэв) в сочетании с малой массой ядра делают вероятность эффекта неиаблюдаемо малой. До сих пор эффект наблюдался на ядрах изотопов калия, железа, германия, олова, теллура, иода, золота, многих других металлов, криптона, ксенона, почти всех лантанидов и большого числа актинидов (Мр, Ра, и). Из этого перечня видно, что большинство элементов, имеющих мессбауэровские ядра, образуют в то же время координационные (комплексные и металлорганические) системы, и это обстоятельство выявляет особую значимость у-резонансной спектроскопии для координационной химии. [c.178]

В основе мессбауэровской спектроскопии (МС) лежит открытый в 1958 г. Мессбауэром [29] эффект резонансного излучения или поглощения гамма-квантов без отдачи ядра. [c.93]

Все большее применение находит метод микрорентгеноспект-рального анализа (локальный микроанализатор), идея которого заключается в следующем. Образец с хорошо отполированной поверхностью облучается узким сканирующим электронным пучком диаметром около 1 мкм. Характеристическое рентгеновское излучение, испускаемое при облучении атомами образца, анализируется электронным логическим блоком. Подвергая такому исследованию поперечные сечения образцов, содержащие реагенты и продукт взаимодействия, удается изучить распределение компонентов и фаз в зоне реакции, установить геометрию фронта реакции и найти характер и последовательность превращений при твердофазном взаимодействии. В ряде случаев полезную информацию о механизме реакции дает применение метода гамма-резонансной спектроскопии (эффект Мессбауэра), а также методов инфракрасной и эмиссионной микроскопии [71]. [c.117]

Широко используются в химии различные формы взаимодействия вещества с электромагнитным излучением рассеяние света при нефелометрии, определение показателя преломления, оптического вращения. Особенно часто для характеристики соединений используются спектры поглощения в различных областях электромагнитных колебаний. Поглощение в области видимого или ультрафиолетового спектра характеризует электронные свойства молекул. Р1нфракрасные спектры отражают колебания ядер. Наконец, дифракция рентгеновских лучей открывает возможность устанавливать геометрию молекул, чему служат также электронография и нейтронография. Дополнительную информацию о строении молекул может дать резонансная 7-спектроскопия (эффект Мессбауэра). [c.22]

Эффект Мессбауэра относится к одному из интереснейщих открытий последних лет, которое легло в основу нового эффективного метода исследования многоатомных (главным образом координационных) систем — гамма-резонансной спектроскопии. Открытие Мессбауэра относится непосредственно к резонансной флуоресценции у-лучей. [c.173]

Гамма-резонансная спектроскопия. Радиоактивные изотопы применяются также ь гямма-резонансно 1 спектроскопии (эффект Мессбауэра). Этот метод анализа основан на поглощении или рассеянии радиоактивного излучения ( -квантов) твердыми телами, что наблюдается только в том случав, когда ядро-излучатель может в процессе радиоактивного распада передать -квантам всю свою энергию, а ядро-поглотитель способно поглотить всю эту энергию. Для этого специально подбирают ядра-источники и ядра-поглотители, у которых анергия отдачи при излучении и поглощении У -квантов [c.16]

Одной из разновидностей этой группы методов является гамма-резонансная (мессбауэровская) спектроскопия, основанная на явлети излучения и резонансного поглощения у-квантов атомными ядрами в твердых телах без потери части энергии на отдачу ядра. Эффект Мессбауэра позволяет наблюдать ядерно е резонансное поглощение (рассеяние) со спектральными линиями естественной ширины, которое обычно лежит в интервале от 10 до 10 эВ. [c.333]

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]

Эффект Мессбауэра также обсуждался в книге Драго и в некоторых других книгах. Однако специальные монографии по этому вопросу едва ли доступны химику-неорганику, так как они требуют от читателя серьезных физических знаний, а небольшая глава в книге Драго, вышедшей несколько лет назад, теперь совершенно недостаточна, так как применения этого метода существенно расширились и он становится одним из важнейших в неорганической химии. Изложенные соображения и явились причиной включения в настоящую книгу также статьи Дэнона о - -резонансной спектроскопии. [c.9]

Ядерная гамма-резонансная (ЯГР) или мессбауэ-ровская спектроскопия. Основана на наблюдениях т. н. Мессбауэра эффекта, позволяющего выделять и регистрировать резонансное поглощение или рассеяние атомными ядрами гамма-квантов, не осложненное ни отдачей, ни тепловым движением ядер-излучателей и поглотителей (явлениями, приводящими в отсутствие эффекта Мессбауэра к смещению и уширению резонансной области энергий). Чрезвычайная острота такого неискаженного гамма-резонанса, его высочайшая избирательность позволяют не только заметить ничтожные (до 10 "-10 %) изменения энергии излучаемых и поглощаемых (или рассеиваемых) квантов, но и количественно их охарактеризовать, компенсируя эти изменения эквивалентным допплеровским сдвигом частоты квантов при движении источника или поглотителя (рассеивателя) со скоростью порядка нодчас всего несколько микрон/сек. Столь высокая чувствительность обеспечивает возможность наблюдения и количественного описания взаимодействий между электронными оболочками и электрич. зарядом, квадрунольным и магнитным моментами атомного ядра. По виду ЯГР-снектров удается раздельно охарактеризовать общее число -электронов и плотность их облака в районе расположения атомного ядра, участив в валентных связях -, р- и -электронов, взаимодейст- [c.535]

Эффект открыт в 1958 г. Р. П. Мессабауэром. Под этим названием часто объединяют явления испускания, поглощения и рассеяния у-квантов ядрами атомов без затраты энергии на отдачу ядер. Обычно исследуется поглощение у Излучения, поэтому эффект Мессбауэра часто называют также -у-резонансной спектроскопией (ГРС). [c.273]

Многообразие химических применений гамма-резонансной спектроскопии таково, что в будущем вряд ли будет иметь смысл производить разбиение подобных этой книг на главы по элементам, тем более что все более актуальной и важной задачей является сочетание эффекта Мессбауэра с другими современ-ными методами исследований (особенно с радиоспектроскопией), а также изучение гамма-резонанса сразу для нескольких разных атомов, входящих в состав тех или иных молекул и кристаллов. Поэтому было бы, по-видимому, целесообразно подготовить через несколько лет книгу, каждая глава которой будет посвящена применениям эффекта Мессбауэра в той или иной области химии и смежных с ней наук. Однако это дело будущего. Между тем уже сейчас химикам, применяющим в своей работе физические методы исследования, совершенно необходимо знать, что такое ядерный гамма-резонанс без отдачи, каковы возможности его использования и что сделано в этом направлении. Можно выразить надежду, что эта книга будет полезным ориентиром во всех этих вопросах. [c.7]

Г/бо = 10 -ь 10 . Впервые оказалось возможным изучение сверхтонкой структуры ядерных уровней, а также влияния электрических, магнитных и гравитационных полей на энергию гамма-квантов. Несмещенная и неуширенная мессбауэровская резонансная линия стала тем инструментом, на основании которого возникла гамма-резонансная спектроскопия. Интересно отметить, что уже после того, как были сделаны классические опыты Мессбауэра, оказалось, что теоретически его открытие не является неожиданным. Так, например, еще в 1938 г. Лемб [12] разработал теорию поглощения медленных нейтронов в кристаллах и показал, что при определенных условиях здесь может наблюдаться линия поглощения естественной ширины. Более того, широко применяемая дифракция рентгеновских лучей на кристаллах ярко проявляется именно потому, что отсутствует уширение, обусловленное эффектом Допплера. В многочисленных наблюдениях дифракционных пиков было видно лишь изменение их амплитуды в зависимости от температуры, но никогда не наблю-Наконец, в 1952 г. Дике [13] в работе, посвя-столкновения атомов в газах на допплеров- [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология