Мессбауэра источники излучения

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 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]

Существенным отличием между методами, в которых источником излучения является изотоп или продукт ядерной реакции, является то, что эффект Мессбауэра в последнем случае изучается в условиях интенсивной радиации за счет возбуждающего пучка заряженных [c.242]

Таблица 5.4. I. Параметры Мессбауэра для безводного хлорида железа(11) в замороженных растворах 1фн температуре жидкого азота (источник излучения Со) [414

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]

Полная вероятность эффекта Мессбауэра в источнике излучения и поглотителе определяется выражениями /= 2/в>г = где суммирование ведется по всем допустимым переходам между подуровнями gm и е - Поскольку по определению = Ь 2 Р = Ь то полные вероятности эффекта Мессбауэра определяются соотношениями (1.25) и (1.26). [c.27]

Для наблюдения резонансного поглощения гамма-квантов и получения мессбауэровских спектров, кроме отличной от нуля вероятности эффекта Мессбауэра, необходима идентичность состояний мессбауэровских атомов, включающих мессбауэровские ядра в источнике излучения и поглотителе. Эта идентичность нарушается, если пара источник — поглотитель содержит ядра в отличных состояниях (например, в различных химических формах, магнитных полях, при различных температурах и т.д.). Настройка в резонанс осуществляется в МС при изменении энергии испускаемого или поглощаемого гамма-кванта с помощью относительного движения источника и поглотителя с некоторой скоростью V. При этом происходит изменение энергии за счет эффекта Доплера [c.94]

Таким образом, измерения эффекта Мессбауэра сводятся к определению зависимости числа 7-квантов, прошедших через исследуемый объект, от относительной скорости движения поглотителя и излучателя. В качестве примера применения эффекта Мессбауэра, имеющего принципиальное значение, приведем краткое описание опыта Паунда и Ребека. Если источник излучения находится выше поглотителя на к см, то при прохождении этой высоты 7-квант приобретает дополнительную энергию, равную Е [c.518]

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]

Основными частями спектрометра Мессбауэра являются источник 7-излучения, не сопровождающегося отдачей, поглотитель (или отражатель), содержащий исследуемое вещество, и детектор для [c.237]

Эффективность источника с точки зрения интенсивности излучения без отдачи может характеризоваться /-фактором, который для данного изотопа в данной матрице уменьшается с ростом температуры. Эффект Мессбауэра можно наблюдать при комнатной или даже повышенной температуре лишь в случае очень мягкого -[-излучения, такого, как излучение возбужденных ядер Ре. В большинстве же случаев для получения заметного эффекта необходимо охлаждать источник (а иногда также и поглотитель) до температуры жидкого азота или жидкого гелия. Описано несколько конструкций сосудов Дьюара, предназначенных для этих целей [22]. [c.243]

Для вероятности резонансного излучения гамма-кванта без отдачи f расчеты дают выражение, полностью аналогичное формуле (1.36), причем под х ) нужно понимать средний квадрат проекции амплитуды колебания излучающего ядра на направление вылета гамма-кванта. Выражение (1.34) является общим для случая гармонического приближения и справедливо для любых кристаллов, содержащих произвольное число атомов в элементарной ячейке, но обладающих строго регулярной структурой. В этом случае, как показано в работах [37—39], вероятность перехода без отдачи практически определяется вероятностью перехода без изменения состояния решетки при любых температурах . Отметим, что Шапиро [41] получил для величины / выражение, аналогичное формуле (1.36), исходя из классических соображений о тепловых колебаниях излучающих атомов (тепловые колебания атомов становятся источниками модуляции гамма-излучения вследствие эффекта Допплера). Вероятность эффекта Мессбауэра, как это видно из формулы (1.34), связана с параметрами твердого тела через величины а (р, т) и < г(Р. " ))- Последние имеют простой физический смысл а (р, т) 1 — плотность распределения частот осцилляторов или так называемый фононный спектр твердого тела, т (р, т)) — средний квадрат амплитуды колебания отдельного осциллятора, который зависит от степени его возбуждения, т. е. от температуры твердого [c.30]

Для снижения фона можно также применить метод совпадений, позволяющий иногда повысить величину исследуемого эффекта. Это было продемонстрировано Никольсоном [70] при наблюдении мессбауэровского возбуждения второго возбужденного состояния с энергией 75 кэв в Dy. Измерялась зависимость числа совпадений между каскадными переходами с энергиями 50 и 25 кэв от скорости источника. Состояние с энергией 75 кэв распадается преимущественно через этот каскад. При обычной методике величина эффекта составляла 0,3%, а метод совпадений давал изменение скорости счета в 8 раз. Этот же метод применялся Ли и др. [71], которые исследовали эффект Мессбауэра на Те после кулоновского возбуждения второго возбужденного состояния с энергией 136 кэв. Возникающий в результате взаимодействия пучка в мишени рентгеновский фон был настолько велик, что мессбауэровское поглощение у-излучения с энергией 14,4 кэв можно было наблюдать только после отбора этих у-лучей при помощи совпадений с у-лучами с энергией 123 кэв. [c.110]

Эффект Мессбауэра уже проявил себя как очень ценный метод изучения некоторых проблем физики и химии, в особенности магнитных свойств редкоземельных элементов и их соединений. Прежде всего следует отметить, что практически каждый элемент из группы редкоземельных элементов имеет по крайней мере один изотоп, для которого известен 7-переход с достаточной вероятностью излучения и поглощения без отдачи, а также могут быть получены радиоактивные мессбауэровские источники. Это является следствием наличия у сильно деформированных ядер вблизи основного состояния большего числа низколежащих ядерных уровней. Более того, в некоторых изотопах наблюдается по нескольку переходов, пригодных для мессбауэровских исследований. Это позволяет проводить систематическое исследование всего семейства редкоземельных элементов. [c.336]

Из-за конечного разрешения детектора вместе с резонансными у-лучами обычно регистрируется некоторое количество фоновых -излучений (с другими энергиями), испускаемых радиоактивным источником. Доля этих излучений не может быть точно оценена, и эти ошибки весьма существенны при определении вероятности эффекта Мессбауэра. [c.393]

Для наблюдения эффекта Мессбауэра источник и поглотитель смещают друг относительно друга со скоростями в пределах п мм/с. Обычно движется источник излучения. При этом из-за эффекта Доплера в некоторых пределах непрерывно изменяется частота 7-излучения, попадающего на образец. В случае совпадения энергий происходит резонансное взаимодействие 7-кванта с ядром образца, т. е. доплеровский сдвиг линии источника компенсирует сдвиг линии в образце относительно неподвижного образца. Разница в резонансных частотах ядер возникает в разных матрицах из-за различного характера взаимодействий ядра с окружением. Отсюда логично вытекает необходимость применения эталонных веществ для стандартизации параметров ЯГР-спектров. Принято использовать для Ре в этом качестве матрицы нержавеющей стали либо нитропруссида натрия Ыа2ре(СЫ)5ЫО. [c.207]

Таблица 5.5. П. Параметры Мессбауэра для безводного хлорида железа(П) в замороженных растворах при температуре жидкого азота (источник излучения 57Со) 414

В качестве примера можно указать на эффекг Мессбауэра, наблюдающийся в железе. Источником излучения служит желе- [c.231]

Скорость движения источника относительно поглотителя (в мм1сек или см1сек), при которой наблюдается эффект резонансного поглощения, называется химическим сдвигом (б). Анализ мессбауэровских спектров позволяет оценить характер распределения электронной плотности в соединении, выяснить его строение, установить концентрацию и состояние элементов в рудах и минералах, проследить промежуточные стадии прохождения химических реакций и т. д. Понятно, что эффект Мессбауэра можно наблюдать лишь для изотопов, для которых возможны обусловленные 7-излучением ядерные переходы. [c.180]

Мёссбауэровское у-излучение отличается чрезвычайно малой шириной линии-ок. 10 эВ (тогда как ширина линии характеристич. излучения рентгеновских трубок ок. 1 эВ). Это обусловливает высокую временного и пространств, согласованность резонансного ядерного рассеяния, что позволяет, в частности, изучать магн. поле и градиент электрич. поля на ядрах. Ограничения метода - слабая мощность мёссбауэровских источников и обязательное присутствие в исследуемом кристалле ядер, для к-рых наблюдается эффект Мессбауэра. [c.100]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология