Ядерное квадрупольное расщепление в мессбауэровских спектрах

Спектроскопия ядерного гамма-резонанса (мессбауэровская спектроскопия) позволяет обнаружить слабые возмущения энергетических уровней ядер железа окружающими электронами. Этот эффект представляет собой явление испускания или поглощения мягкого у-излучения без отдачи ядер. Интересующий нас ядерный переход с энергией 14,36 кэВ -происходит между состояниями / = % и / = 1/2 мессбауэровского изотопа Те, где I — ядер-ное спиновое квантовое число. Для регистрации спектров Месс-бауэра обычно требуется 1—2 мкмоля Те, содержание которого в природном железе составляет 2,19%. Для белка с молекулярным весом 50 ООО, который связывает 1 атом железа на молекулу, и в отсутствие изотопного обогащения это соответствует весу образца 2,5 г. Рассматриваемые здесь многоядерные белки содержат гораздо больше железа и вполне подходят для исследования методом ядерной гамма-резонансной спектроскопии. Широко исследуются четыре возможных типа взаимодействия между ядром Те и его электронным окружением изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление, ядерные магнитные сверхтонкие взаимодействия, ядерные зеемановские взаимодействия. Применение мессбауэровской спектроскопии для изучения железосодержащих белков, относящихся к гемовым и железосерным, обсуждается в опубликованном недавно обзоре [78]. [c.347]

Соединения железа могут быть получены в разных окисленных состояниях, с различной симметрией молекул и во всех возможных магнитных состояниях. Ядерный изомерный сдвиг, квадрупольное взаимодействие и магнитное сверхтонкое расщепление проявляются, часто одновременно, практически во всех мессбауэровских спектрах соединений железа. [c.134]

Мессбауэровский спектр 14,4 кэв перехода Те в металлическом состоянии (рис. 3.14) представляет собой простой пример чисто ядерного зееман-эффекта. Квадрупольное расщепление ядерных энергетических уровней отсутствует из-за кубической симметрии решетки железа. [c.153]

Современные исследования эффекта Мессбауэра на включают вопросы, относящиеся к химии, физике твердого тела и ядерной физике. В этой главе обсуждаются в основном химические аспекты данных для неорганических соединений и сплавов олова. Рассмотрены мессбауэровские спектры около 30 неорганических соединений и 20 сплавов. Приводятся параметры спектров, которые дают наибольшую химическую информацию—изомерный сдвиг и квадрупольное расщепление. Изомерный сдвиг позволяет получить сведения об электронной плотности на ядре олова, а квадрупольное расщепление связано с симметрией распределения электронного заряда вокруг атома олова. Изменения этих параметров, когда ядро "Зп находится в различных химических окружениях, можно объяснить на основе изменения гибридизации и степени ионности связей, образуемых атомом олова. Поскольку методы анализа мессбауэровских данных пока еще развиваются, большая часть измерений была проведена на соединениях, для которых полученная информация могла быть сопоставлена с результатами, полученными другими независимыми методами. [c.249]

В. Гадолиний. Финк и Кинле [77] изучали резонансные спектры поглощения 7-лучей с энергией 89 /сзв и 7-лучей с энергией 79,5 кэв, используя для заселения возбужденных ядерных уровней реакцию п, у). Для этих переходов в Gd можно ожидать малого по сравнению с их ширинами расщепления 7-линий, так как и магнитное дипольное и электрическое квадрупольное взаимодействия для вращательных состояний с / = 2 малы. Измерения проводились с использованием в качестве мишени-источника и поглотителя металлического гадолиния или его окиси. Как и ожидалось, сверхтонкая структура не была получена. Соображения Финка и Кинле о влиянии отдачи ядра при захвате нейтрона и последующем испускании жестких 7-лучей на вероятность мессбауэровского испускания (величину /) приводятся в разд. П1, И. [c.365]

Электрич. взаимод. квадрупольного момента ядра О с градиентом злектрич. поля в кристалле q, обусловленным несферически симметричными распределениями зарядов атомных электронов и соседних ионов. Если спин ядра I > 4i, это взаимод. приводит к расщеплению ядерного энергетич. уровня на подуровни, и в мессбауэровском спектре возникают неск. линий резонансного поглощения (рассеяния). По энергетич. расстоянию между этими линиями А = = BqQ (В — ядерная константа) и его температурной зависимости можно установить различия в заселенностях р-, d-, / -состояний мессбауэровского атома, характер и симметрию кристаллич. поля. [c.324]

Для мессбауэровских упереходов ситуация чаще всего такова, что основное состояние имеет спин / = /2 и, следовательно, не испытывает квадрупольных сдвигов. Для возбужденного состояния / = Уг, так что при наличии аксиального внешнего поля оно расщепляется, причем величина квадрупольного расщепления дается формулой ( 1.54). Это расщепление, относящееся к веществу поглотителя, можно наблюдать непосредственно в у-резонансном спектре в виде двух линий, появляющихся при различных скоростях движения относительно источника. На рис. VI. 9 представлена схема ядерных переходов с учетом квадрупольного расщепления для рассматриваемого случая с иллюстрацией соответствующего ГРС. [c.181]

Рассмотрим теперь вкратце влияние нестационарных магнитных полей на относительную интенсивность спектральных линий в случае комбинированного магнитного и электрического сверхтонких взаимодействий [119, 123]. Пусть, например, из-за релаксационных процессов величина магнитного поля на ядре скачком меняется с +/г на —Н. Если предположить, что направление магнитного поля с точностью до знака совпадает с направлением оси градиента электрического поля, то такие флуктуации не вызовут переходов между ядерными подуровнями [123]. Если частота флуктуации магнитного поля мала по сравнению с частотой прецессии ядерного спина в поле /г , то картина расщепления будет соответствовать рис. 1.30,а, а относительные интенсивности компонент для изотропных поликристаллических образцов определятся выражением (1.147). С другой стороны, если частота флуктуаций поля Л много больше частоты прецессии ядерного спина, то ядра чувствуют некоторое среднее значение поля ко, которое равно нулю в случае вырожденного состояния электронной оболочки иона. При этом сверхтонкая структура спектра обнаруживает чистый дублет (переход /г -> /г), т. е. спектр становится квадрупольным (рис. 1.30, ), с равной интенсивностью обеих линий. Как уже указывалось выше (рис. 1.29), в мессбауэровском спектре поглощения одна из линий квадрупольного дублета соответствует переходам /г -> V2, а вторая — переходам /г -> V2, TV2 -> V2. Частота прецессии ядерного спина I = /г с /и = /г втрое больше частоты прецессии ядерного спина / = /2 с т = /г. Отсюда следует, что при уменьшении среднего значения поля Ъо на ядре скорость группировки линий магнитной структуры, соответствующей переходам /г и /2 2, +V2 -> /2, около положений двух линий чисто квадрупольного спектра будет различной. Учитывая конечную ширину спектральных линий, получаем, что в некотором интервале величин средних полей йо (а следовательно, частот флуктуаций поля Н) интенсивности линий в наблюдаемом спектре перестанут подчиняться выражениям (1.147) и (1.148). При этом линии, соответствующие переходам dьV2 V2, -> Уг, быстрее, чем для перехода /2 V2, группируются с уменьшением ко около их центра тяжести (положение которого определяет одну из линий квадрупольного спектра). В результате возникает различие в пиковой величине двух компонент квадрупольного расщепления при равенстве площадей под обеими пиками. Поскольку флуктуирующие [c.80]

Позднее был исследован [131] мессбауэровский спектр монокристалла MgO с большой примесью ионов Fe + (18,3 вес.%). При комнатной температуре наблюдался спектр с квадрупольным расщеплением 0,063 0,0005 см1сек и изомерным сдвигом 0,086 0,0005 см сек относительно Со в меди. Предполагается, что эти величины ядерных взаимодействий получаются в силу того, что ионы железа группируются, образуя вкрапления. Доказательством образования таких кластеров является супернарамагнитное поведение образца магнитными образованиями, вероятно, служат маленькие частицы смешанных ферритов, диспергированных случайным образом в матрице MgO. [c.181]

Огромный интерес представляют редкоземельные элементы в форме чистых металлов, образующих при достаточно низких температурах магнитно-упо-рядоченные структуры со сложными спиновыми системами, знание которых чрезвычайно важно для теории. Среди соединений редкоземельных элементов существуют группы, являющиеся ферро- или ферримагнетиками, и некоторые из этих групп соединений находят применение в физике и технике. В качестве примера можно упомянуть феррит-гранаты редкоземельных элементов и различные интерметаллические соединения и сплавы. В случае магнитно-упорядоченных систем сверхтонкие взаимодействия в мессбауэровских спектрах редкоземельных элементов проявляются как очень большие магнитные расщепления, связанные с наличием на ядрах сильных эффективных магнитных полей, создаваемых ориентированными 4/-электронами. Обычно наблюдаются и большие квадрупольные взаимодействия, так как а) ядерные состояния в области деформированных ядер обладают большими электрическими квадру-польными моментами и, б) как правило, 4/-электроны, окружающие нон (и, возможно, заряды соседних ионов), создают на ядрах значительные градиенты электрического поля. [c.336]