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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。
穆斯堡尔谱解析穆斯堡尔谱解析穆斯堡尔效应是指铁族元素或其同位素的核自发辐射与晶格震动相互作用时发生的一种物理现象。
穆斯堡尔效应在化学、物理、材料学等领域具有广泛应用，可以提供原子、分子、离子的详细结构信息。
而穆斯堡尔谱谱图解析对于这些领域研究的进展至关重要。
1. 穆斯堡尔谱的基本原理穆斯堡尔谱是具有高分辨率、高灵敏度和高选择性的核磁共振技术。
其分析基本原理是通过核固有的自旋取向状态、核波矢的变化和与外部场的相互作用等，反映出核的周围电子和所嵌入的物质的性质。
2. 穆斯堡尔谱的特点穆斯堡尔谱谱图可以提供一些特定的定量信息，如原子核的价态、配位数、离子半径和联合程度等。
另外，穆斯堡尔谱不受样品形态和状态的限制，可以研究固体、液体、气体甚至是生物物质。
3. 穆斯堡尔谱解析的应用穆斯堡尔谱谱图解析在化学、物理、材料学等领域具有广泛应用。
常用于研究催化机理、氧化还原反应、电子转移、氧化剂和还原剂的定量分析、晶格缺陷及其影响等方面。
在材料学中，穆斯堡尔谱谱图解析可以解析纳米材料的晶格结构、表面化学和电子结构中的差异，研究材料的磁性、力学性质和温度依赖性质等。
4. 穆斯堡尔谱谱图解析的挑战穆斯堡尔谱谱图往往存在多峰性和线宽广的问题，因此解析谱图具有一定的挑战性。
针对这些问题，研究人员发展了多种定量分析方法和数据处理技术，如傅立叶变换、小波变换、能量拟合等。
5. 结语穆斯堡尔谱谱图解析是一项复杂而又具有广泛应用的技术，具有提供描述化学反应机制和研究材料性质的重要价值。
未来，在物理、化学、材料科学等领域中，穆斯堡尔谱谱图解析将会成为研究的关键手段。
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）。
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。
穆斯堡尔光谱学是一种非常重要的光谱学技术，它以其独特的原理和广泛的应用领域在科学研究和工业生产中发挥着重要作用。
穆斯堡尔光谱学利用核共振激发原子核的能级跃迁来研究物质的性质和结构，具有极高的灵敏度和分辨率，可以对物质的微观结构进行深入的研究，因此在材料科学、化学、生物学等领域有着广泛的应用。
穆斯堡尔效应最早由美国物理学家穆斯堡尔于1958年发现，他发现当放射性核素通过X射线晶体衍射和吸收时，核能级发生平移，从而引起了伽马射线的频率偏移。
这一现象被称为穆斯堡尔效应，它揭示了原子核在固定位置上的振动和运动，为后来的穆斯堡尔光谱学的发展奠定了基础。
穆斯堡尔光谱学的原理是利用核共振激发原子核的能级跃迁来获取样品的信息。
当放射性核素发出伽马射线并与物质相互作用时，会发生穆斯堡尔效应，即伽马射线的频率发生变化。
通过测量伽马射线的频率变化，可以得到样品中原子核的能级信息，从而揭示物质的结构和性质。
穆斯堡尔光谱学具有很高的分辨率和灵敏度，可以对材料的微观结构进行精确的研究。
它可以用来研究晶体结构、原子核间的相互作用、材料的磁性、电荷分布等。
另外，穆斯堡尔光谱学还可以用于研究放射性同位素的分析和鉴定，广泛应用于核物理、材料科学、地球化学、生物医学等领域。
在材料科学领域，穆斯堡尔光谱学可以用来研究材料的结构和性能。
例如，在金属材料中，可以通过穆斯堡尔光谱学来研究金属的晶格结构、磁性和缺陷等信息；在催化剂研究中，可以利用穆斯堡尔光谱学来研究催化剂表面的原子核状态和反应机制，从而指导催化剂的设计和改进。
在地球化学领域，穆斯堡尔光谱学可以用来研究岩石、矿物和土壤样品中元素的化学状态和分布，揭示地球内部和地表的物质组成和演化过程。
在生物医学领域，穆斯堡尔光谱学可以用来研究生物体内放射性同位素的代谢和分布，为放射性药物的应用和生物医学诊断提供重要信息。
总的来说，穆斯堡尔光谱学作为一种非常重要的光谱学技术，以其独特的原理和广泛的应用领域在科学研究和工业生产中发挥着重要作用。
穆斯堡尔谱原理
穆斯堡尔谱是利用穆斯堡尔效应进行的，穆斯堡尔效应是指当束缚在
晶体中的原子或离子受到高频谱线激发时，发出的谱线具有特殊的性质。
材料中的杂质在晶格内的运动会导致探测到的谱线发生频移，从而可以研
究杂质的振动、扩散、晶格位移等现象。
1.穆斯堡尔效应：当束缚在晶体中的原子或离子受到高频谱线激发时，其发出的谱线具有特殊的性质，包括能量、强度和频率等方面。
2.相对运动效应：杂质在晶体内的运动会导致探测到的谱线发生频移。
例如，晶体中的杂质原子因热运动而发生振动或扩散，导致谱线的频率发
生变化。
3.多晶样品效应：多晶样品中的不同晶粒方向相对于探测器的效应不同，可以通过分析谱线的形状和位置来研究晶格的位向。
穆斯堡尔谱原理的应用范围广泛。
在材料科学中，它可以用来研究晶
格缺陷、杂质扩散、相变、晶格位移等现象。
在物理化学中，穆斯堡尔谱
可以用来研究化学反应、催化剂的活性中心等。
在固态物理学中，它可以
用来研究磁性体的磁性行为、超导现象等。
总结起来，穆斯堡尔谱原理是一种重要的实验方法，通过研究杂质在
晶体中的运动特性，可以深入了解晶格的结构和性质，为材料科学、物理
化学和固态物理学等领域的研究提供了重要的实验手段。
指一种原子核无反冲的γ射线共振散射或吸收的现象。
德国物理学家R.L.穆斯堡尔于 1957年～1958年间在观察19 1Ir（129keV）的γ射线共振本底时首先发现这种现象，并在理论上作了解释。
一个自由原子核发射或吸收γ光子时，原子核要受到反冲，反冲能量损失，发射谱或吸收谱便产生偏差，对大部分核辐射，难以实现共振吸收。
若原子核被束缚在晶体点阵上，晶体质量远大于一个原子核的质量，发射或吸收γ光子时，整个晶体反冲，反冲能量将显著减小，容易观察到共振吸收现象。
这就是所谓无反冲γ共振吸收。
但实际上点阵振动状态是量子化的，在反冲能量小于点阵振动的能级间隔时，它将被整个晶体吸收。
所以穆斯堡尔效应又称零声子发射和吸收。
迄今为止，已经观察到的穆斯堡尔效应有40多种元素，80多种核素，100多条穆斯堡尔跃迁线。
这些核素称为穆斯堡尔核。
其中最常用的是57Fe（14.4keV）和119Sn（23.8keV），括号内为γ光子的能量。
无反冲γ射线最主要特点是谱线的宽度接近于核能级宽度，这表明它具有极高的γ射线能量分辨率，因此能观察到原子核能级的超精细结构。
在共振实验中，由于源同吸收体的化学环境的差异，原子核外s电子电荷密度发生变化，它与原子核电荷的相互作用使跃迁能量相应变化，其差值表现为能量位移。
称为同质异能位移或化学位移。
自旋大于 1/2的核，电荷分布非球形对称，核具有电四极矩，它与核所处的电场梯度发生相互作用，核能级便产生四级分裂。
自旋大于零的核，具有核磁矩，它与核所处的内磁场相互作用，核能级就产生分裂。
在穆斯堡尔谱中可以清楚地分辨这些超精细相互作用引起的位移和分裂。
若已知核周围环境的电磁结构，则可以研究核的特性；反之，若核的性质已知，由测量结果可以推得核周围环境的电磁结构，即利用穆斯堡尔核，能探测物质的微观结构。
利用多普勒速度扫描可以实现共振吸收测量，这种装置称为穆斯堡尔谱仪。
由该仪器能获得穆斯堡尔谱——透过吸收体的γ射线光子数对多普勒速度的函数。
上图是一个典型的穆斯堡尔谱，凹峰表示最大共振吸收发生的位置，它与机械零速度的速度差值反映了吸收体相对于源的化学位移δ。
穆斯堡尔效应的各种应用，通称为穆斯堡尔谱学。
它几乎涉及所有自然科学领域。
20世纪60年代，物理学家用穆斯堡尔效应在地面上测量了源同吸收体在高度上相距22.5米时的γ射线能量位移，在1%的精度内验证了重力位移效应和爱因斯坦等效原理，并发现谱线随温度移动（热红移）。
有些物理学家把这类实验看成是相对论时间效应的一个验证。
在核物理方面，穆斯堡尔谱学可以用来测量核激发态的磁矩、电四极矩；也可以由谱线宽度确定核能级寿命；由能量位移确定激发态和基态间核电荷半径的相对变化。
凝聚态物理方面，测量无反冲过程的几率可用于固体的点阵动力学的研究；磁超精细相互作用对磁有序材料，如铁磁、亚铁磁和反铁磁的研究，可以确定物质磁结构；根据内磁场随温度变化，可以确定磁有序化温度、鉴定含铁物相、相变研究。
穆斯堡尔谱学还可用来研究高压对材料性质的影响；在极低温度下，用来研究超导性质的转变及化学成份与超导性的关系。
在化学上，可用来研究穆斯堡尔原子的电子组态，并可以获得化学价键方面的知识，以及研究锡、钛金属有机化合物。
在生物科学方面，利用穆斯堡尔效应可研究血红素蛋自、铁硫蛋白、贮铁及转移铁的蛋白等结构和性质。
穆斯堡尔效应的应用穆斯堡尔效应是原子核无反冲的γ射线的发射和吸收，在本质上也是一种核磁共振。
它可以用来研究原子核与核外环境的超精细相互作用，从而分析物质的微观结构。
原子核外的环境影响原子核的超精细能级，进而影响穆斯堡尔谱。
因此，研究穆斯堡尔谱可以得到原子核的超精细场（内场）、原子的价态、对称性等方面的数据。
在固体物理、生物、化学等领域有着广泛的应用。
下面主要就其在分析磁有序化材料结构中的应用做简单介绍。
材料磁性的研究已成为穆斯堡尔谱学最经常应用的领域之一。
而对于研究磁性材料来说，57Fe的穆斯堡尔效应有着特殊的重要性。
其原因为：1.Fe是磁性材料中普遍存在的成分。
2.许多含Fe的磁有序化合物具有较高的德拜温度，可以在较高的温度下观察57Fe的共振。
3.57Fe的激发态核有相当长的寿命和相当窄的共振线宽，核自旋小及核磁矩大，便于研究超精细结构。
4.产生57Fe 的57Co具有较长的半衰期（270天），是可以采用大量生产的高质量放射源。
穆斯堡尔效应在分析磁有序物质结构中的应用可以概括为以下几个方面：1.确定磁有序度类型2.确定磁有序化转变温度3.相成分的分析4.相变的分析5.确定晶位分布确定磁有序度类型穆斯堡尔谱线的强度与内磁场Hi和γ射线传播方向的夹角有关。
在纯四极距效应中，谱线强度与电场梯度的主轴方向和γ射线传播方向的夹角有关。
它们的关系如下表所示：表中θm及θq分别为内场及电场梯度的主轴方向和γ射线传播方向的夹角。
因此，可以通过在不同方向加外磁场及梯度电场时穆斯堡尔谱线中各峰强度比的变化，判断原子磁矩有序化的情况。
下面将给出几个例子：⏹如对于多晶的铁磁样品，当外场He=0时，由于多晶多畴，原子磁矩分布在空间的各个方向上。
根据上表给出的角度关系，在全空间平均，从而得到谱线中各峰的强度比为3：2：1：1：2：3。
⏹下图中外磁场He是沿γ射线的传播方向。
这时的外磁场相当强，是样品达到饱和磁化。
因此，谱线各峰的强度比为3：0：1：1：0：3。
对应的θm=0。
⏹下图中外强磁场是加在与γ射线传播相垂直的方向上。
谱线各峰的强度比为3：4：1：1：4：3。
它对应于θm=90。
⏹对于亚铁磁体，当铁原子分别处于两套亚点阵中时，将出现两套亚点阵谱。
在不加外磁场时，他们的谱线均为右上图所示的3：2：1：1：2：3。
⏹加磁场时样品饱和磁化时，由于两套亚点阵的内磁场分别平行及反平行于外磁场，他们的穆斯堡尔谱如右下图所示为3：0：1：1：0：3。
对于反铁磁体，加外磁场通常很少影响谱线的强度，这是因为在一般强度的外场中不会发生显著的自旋极化，如果采用单晶样品，或同时利用极化γ射线技术，可以得到关于自旋取向的更多资料，特别是对于复杂的磁结构情况，如非共线反铁磁体和自旋冲排列结构等。
确定磁有序化转变温度磁有序化转变是原子磁矩有序排列与混乱取向之间的转变。
因此，测量内磁场随温度的变化可以确定磁有序化温度。
通常使用顺磁态时最强的吸收谱线与温度的函数关系曲线的突变处来表示此有序化温度。
如果已测定材料系统的校准点，就可利用测量的磁转变温度来确定材料系统中样品的成分。
例如，使用熔融技术生长单晶体时，生长晶体的成分常常是不确知的，把测得的转变温度值与成分一致的样品的同类数据进行比较，便可确定化学成分。
下图给出ScFeO3的多晶体分别在296K及5K时的穆斯堡尔谱线。
而下图是ScFeO3的穆斯堡尔谱顺磁态最高能量谱线与温度的关系。
可根据它的顺磁状态能量最高的吸收谱线的温度依赖关系，得到该样品的磁有序化温度为39K相成分的分析对于表示磁性材料的特征来说，穆斯堡尔谱学有相当普遍的应用，其中包括对固态物相的鉴定。
如果材料不止一种含铁的相。
那么每一种相都对应他自己的穆斯堡尔谱。
可与已知相的穆斯堡尔标准谱相比较。
这与采用X射线衍射图样分析的方法是一致的。
当然，穆斯堡尔谱学在这方面的应用远不及X射线衍射那样普遍。
但穆斯堡尔效应的灵敏度高，可以检测到有些X射线检测不出来的第二相。
另一种方法，是用最小二乘法，用洛仑兹拟合实验谱线，从而获得材料中各种成分的情况。
例如：联系到月岩样品的穆斯堡尔谱学的研究，制备了含有少量Fe3+和Mg2+的钛铁矿样品。
在这些固溶体系统中，为了得到单相材料，必须使用很低的氧分压，如果氧分压太高，则将得到FeTiO5-(Fe,Mg)Ti2O5固溶体系统中的第二种相。
当温度为1200摄氏度和处于较低真空条件下所烧结的样品的穆斯堡尔谱如下页图1所示。
两条强的共振线是由FeTiO3中的Fe3+形成的。
由铁板钛矿（Fe2TiO5）结构中的Fe2+形成的吸收线也是十分清楚地。
要得到真正的单相材料，必须把样品在1200摄氏度、大约10-8托的真空中烧结。
图2示出在这样条件下样品的穆斯堡尔谱，成分为FeTiO3，用最小二乘法，把这个谱用洛伦兹型拟合，可看出，没有第二种物相痕迹.相变通过确定超精细参量和温度之间的关系，常常可以确定相变。
例如，在晶体结构或原子占位对称性较低的情况下，也常常出现相当大的电四极矩效应。
根据实验谱线可以求出电四极相互作用能ΔEQ，当ΔEQ随温度出现突变时，可以确定在这个温度晶体结构发生了改变。
确定晶位的分布在固溶体和化合物中，同种原子或离子可能占据几种晶位。
如在柘榴石铁氧体中，Fe3+离子可能占据八面体位置和四面体位置。
确定该原子或离子在不同晶位中的占有率对研究磁性材料具有很大意义。
若所有的点阵具有同样的无反冲分数f，那么，某一相的谱线分量的总强度（谱线面积）应该与其中元素的含量成正比。
因此，只要分别计算出对应不同晶位的谱线的面积，就可以得到该原子或离子的晶位占有率。
结语穆斯堡尔效应不仅在研究磁性物质方面有着广泛的应用，同时在很多新兴和边缘科学的研究中发挥着积极和重要的作用。
穆斯堡尔效应之所以有如此广泛的应用，是由于它具有高达10-8以上的能量分辨率，可以探测原子核及其周围环境之间的超精细相互作用信息，因此，是研究物质微观结构及其微小变化的有力工具。
