第7章穆斯堡尔效应剖析
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穆斯堡尔当一种原子核发射的电磁辐射(g辐射)作用于同一种原子核上时,一般不会发生共振吸收,这是因为原子核要受到反冲,g辐射的能量和频率将会减少在穆思堡尔效应被发现以前,一般采用补偿反冲能量损失的办法来研究g辐射的共振吸收,但是,这样观察到的共振谱线的宽度远大于核谱线的自然宽度,共振吸收的信号太弱,本底太强,使得核谱线共振吸收技术的应用受到很大限制。
1958年,穆思堡尔在研究铱低温g辐射共振吸收实验时发现:如果发射或吸收g辐射的原子核束缚在晶体的晶格中,便可以消除原子核反冲及其对波长的影响。
这种无反冲的g辐射共振吸收效应就被称为穆思堡尔效应。
1960年,人们利用穆思堡尔效应成功地验证了爱因斯坦在相对论中预言的引力红移。
现在,穆思堡尔效应应用十分广泛,除了是研究固态物理微观结构的一种有力工具外,它的应用几乎遍及物理学的各个部门,甚至在化学、分子生物学、地质学和医学等方面也都起着广泛和重要的作用。
穆斯堡尔谱学给出的信息:穆斯堡尔谱学主要论述的是具有一定体积的原子核与其周围环境电或磁的相互作用。
这种相互作用的一方是原子核,它具有电荷、电四极距和磁偶极距,相互作用的另一方面是环境在核处形成的电荷分布、电场梯度和磁场。
所谓环境通常是指原子核的核外电子、近邻原子的电荷和磁距。
穆斯堡尔仪器的基本构成和原理。
穆斯堡尔效应是一种无反冲的γ射线的共振吸收或共振散射效应。
当穆斯堡尔放射源在振子中获得多普勒速度补偿时,它就有可能和吸收体(样品)产生共振吸收。
在共振吸收时,探测器探测到的γ射线强度明显下降,从而可得到样品的共振吸收谱线。
如典型的α-Fe样品谱线共有六个峰,对应于不同的速度值,即不同的补偿能量值。
通用接口送出步进信号给函数产生器。
函数产生器将此序列脉冲分频,获得对称的方波信号,经积分后得到三角波信号,并作为基准信号被送入功率放大器。
同时,对应于三角波的谷点输出正同步信号给通用接口。
振动子处拾波线圈感应的信号也加入到功率放大器,功率放大器放大基准信号和感应信号的差值,将其送入到振动子的驱动线圈上。
论穆斯堡尔谱效应及其在陶瓷领域中的应用摘要:本文简单介绍了穆斯堡尔效应、57Fe穆斯堡尔谱仪的结构与基本原理,以及在陶瓷领域中的应用。
把穆斯堡尔的方法运用到陶瓷领域中,将为陶瓷界带来更多的益处。
关键词:穆斯堡尔谱;效应;原理;陶瓷;应用1前言2穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应是由德国科学家穆斯堡尔(R﹒L﹒Mssbauer)于1957年发现的。
在1961年获得了诺贝尔物理学奖。
这个效应实质上是无反冲核的γ射线共振吸收效应。
它是核能级之间跃迁产生的,具有一定能量的γ射线辐射的一种共振吸收现象。
2.1共振吸收共振吸收是常见的物理现象。
例如,两个固有频率相同的音叉放在一起时,如果一个音叉受到击打而发出声音,那么另一个未受击打的音叉也会吸收前一个音叉的能量,跟着振动,并发出相同的声音,这就是共振吸收现象。
同样,当具有一定能量的γ射线辐射到含有某种原子核的物质上时,当这个能量恰好等于该物质原子核的基态与激发态之间的能量差时,则这个原子核就会对辐射的γ射线产生共振吸收(如图1)。
2.2多普勒效应多普勒效应也是一种物理现象。
在科学意义上,多普勒效应定义是:当一个发射电磁波或声音的辐射体,由于它相对于观察者运动而改变了辐射体电磁波或声音的频率。
也就是说改变了辐射体电磁波或声音的能量。
这种改变的现象即为多普勒效应。
这个效应运用到能量为Er的γ射线辐射体时,如果这个辐射体放在运动着的载体上,那么它辐射γ射线的能量就会发生改变,其改变的能量数值为:ΔEs=(V0/C)·Er。
显然,辐射γ射线的能量的改变与辐射体载体的运动速度V0与光速C之比成正比。
2.3反冲现象与反冲能量当炮弹从炮管发射时,会产生后推的反冲力,同时使炮弹运动的能量相应有所减少,这就是反冲现象。
同样,当原子核发射γ射线时,原子核本身会受到反冲作用,并产生反冲能量。
这样,发射出来的γ射线能量Er将等于原子核激发态与基态之间的跃迁能量减去反冲的能量,即Er=(Ee-Eg)-ER(式中,Er为γ射线辐射的能量,Ee为原子核的激发态能量,Eg为原子核的基态能量,ER为反冲能量)。
实验1.4 穆斯堡尔谱一、引言1957年,德国的穆斯堡尔(R. L. Mössbauer)意外发现(论文在1958年发表),嵌入固体晶格中的放射性原子核在发射γ射线时有一定的几率是无反冲的;发射的γ光子具有全部核跃迁能量。
同样,嵌入固体晶格中处于基态的核在吸收γ射线时也有一定的几率是无反冲的。
原子核无反冲发射γ射线和无反冲共振吸收γ射线的现象被命名为Mössbauer效应。
无反冲的几率常被称为无反冲分数f。
Mössbauer效应的一大特点是可以得到很窄的共振吸收(或发射)谱线。
如对于常用的Fe的14.4keV的γ射线,其自然宽度Γn为4.7×10-9eV,理想的Mössbauer共振线宽Γ略大于2Γn,约10-8eV量级,其相对的能量分辨率Γ/Eγ~6×10-13。
而对于67Zn的93keV的γ射线,其Γ/Eγ~1×10-15,有很高的能量分辨率。
用67 Zn的Mössbauer效应可以在实验桌上做广义相对论引力红移实验。
还有人发现,对109Ag的88 keV的γ射线,其相对的能量分辨率可达10-22数量级。
由于Mössbauer效应有极高的能量分辨率,以及γ射线可以方便地将物质内部信息携带出来等优点,Mössbauer效应一经发现,很快就在物理学、化学、磁学、地质学、生物医学、物理冶金学、材料科学、表面科学、考古学等许多领域得到广泛应用。
R. L. Mössbauer于1961年获得了诺贝尔物理奖。
二、实验目的1. 了解穆斯堡尔效应、穆斯堡尔谱学和穆斯堡尔谱仪的基本原理。
2. 掌握穆斯堡尔谱和穆斯堡尔谱基本参数的测定方法。
三、实验原理1. 穆斯堡尔效应设原子核A衰变到原子核B的激发态B* ,然后从激发态B*退激到基态B,发射出γ光子(图1),当这个光子遇到一个图1 γ光子的发射和吸收同样的原子核B 时,就应被共振吸收。
穆斯堡尔效应及其应用摘要:穆斯堡尔效应是现代核物理技术的核心理论,也是解决空间测距精确程度的重要方法。
本文具体而清晰地阐述了穆斯堡尔效应及应用形式,也对相应的科学领域进行了针对性的概述。
关键词:穆斯堡尔效应γ光子发射谱吸收谱一.引言在1958年由德国青年物理学家穆斯堡尔首次发现由γ射线所发出的一种共振荧光现象,后来人们把这一种现象称为无反冲γ射线共振吸收效应又称穆斯堡尔效应。
这一效应发现之后马上引起了物理学界以及与物理学相关的科学界的重视,很快成为跨学科多门类的新兴技术,渗透到了物理学中的核物理、点阵动力学、超导物理、磁学;化学中的化学键、化合物的结构、催化;以及地质学、生物学、医学、工学、人文科学甚至到考古学、美术学都有广泛的应用。
换句话说,只要是与物质结构微观结构有关的研究学科,都有穆斯堡尔效应的踪迹。
因此,穆斯堡尔效应的应用探究直到现在仍然是一个十分重要的研究领域。
穆斯堡尔在完成他的硕士论文时首次观察了191Os经过β衰变成191Ir 以及187Re、177Hf、188Er等原子核无反冲γ共振吸收现象。
本文阐述穆斯堡尔效应之后,对穆斯堡尔效应的具体应用分几个方面进行阐述,现代很多技术都与穆斯堡尔效应有关,这一结果是十分令人满意的。
二.穆斯堡尔效应的理论诠释一个处于静止状态的自由原子核,根据动量守恒定律,释放一个γ光子时,将受到一个反冲动量,反冲动量为:P=mv=h c ν (1) 所以:R E =12m 2v =22m p =222m E c (2) 式中:m 为原子核的质量 E 为释放γ光子的能量 c 为真空的光速 这个动量应该由原子核的跃迁所释放的能量021E E E =-来提供,所以发射γ光子所需要的能量为:·¢E =h ν=0R E E -=2202m E E c- (3) 我们使发射谱线的中心发生偏移,使谱线不在0E 处,而在0R E E -处。
如果一个原子核发射的γ射线的有一个反冲,发出的γ射线相应的能量就会减少一部分:10R E E E -=另外一个吸收的原子核也具有一个反冲能量,所以,要产生共振荧光现象就应该提供相应的能量:20R E E E -=这样会导致发射谱和吸收谱产生相差为2R E 的距离,如图1;图1;原子核吸收γ光子的过程,同时也会获得光子所发射的反冲能量222R m E E c =,这种反冲动量一定是入射光子提供的,则:22Îü002R m E E E E E c=+=+ (4) 经过这样的操作,会使发射谱和吸收谱相距2R E 的距离,如图一;例如对于57Fe 来说,第一激发态释放14.4kev 的γ光子能量。
穆斯堡尔效应
穆斯堡尔效应(Moussoural Effect)是一种心理投射的观点,它是以俄国心理学家雅克·梅斯堡(JacovMossel)为代表的俄国末代心理学家们所提出的。
根据梅斯堡在19世纪30年代所研究的结果,他提出人们会借助字面意义上的蜂窝来映射自身的情绪反应到其它事物上,然后再进行咨询活动,有助于推断问题的解决方案。
另一方面,穆斯堡尔效应是一种可靠的机制,它可以有效的理解其它人的情绪反应和行为,并进行行动。
通过此种机制,人可以把每一种情绪反映到自身之上,以便更加理解和深入了解其它的想法和生活方式。
根据穆斯堡尔的研究以及其他有关研究,有一些心理技巧可以帮助人们更好的推断其他人的情绪反应和行为,从而有助于更加有效的沟通。
比如,通过反思,一个人可以更加清楚和有效的认识某人的情绪反应,以及如何更好地理解其中的机理。
2005年,穆斯堡效应的研究成果被发表到学术论文中,表明它可以帮助人们理解其它人的情绪反应,并且有助于有效的沟通和决策。
此外,穆斯堡尔效应可以应用于娱乐、消费产品设计等极具挑战性的方面,这可以帮助人们更好地理解消费者的情绪与行为。
此外,还可以应用于销售行业,帮助企业了解消费者的需求,从而使其能够有效的满足客户的需求。