穆斯堡尔谱分析实验
实验目的：
1、了解穆斯堡尔普分析原理
2、了解辐射安全防护知识
3、能够地定性说明谱线变化
4、能够独立制作粉末样品
实验原理：
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。在电磁力和弹性力共同作用下，使振动子的连杆系统往返运动。由于放射源是装在连杆系统上，从而可获得多普勒速度补偿。探测器探测到未被吸收体吸收的γ射线，经过光电转换后得到负脉冲信号，并经放大器放大后送入模数变换器，再通过高压，放大器和模数变换器的上、下阈调节，选择出对应于第一激发态能量的信号。所选择的信号通过通用接口，在软件控制下送入到计算机内，显示谱曲线，并进行分析。改变加到驱动线圈上的信号，从而改变放射源的运动速度，可得到不同速度的共振吸收谱。
普通穆斯堡尔系统的主要构成：
典型的等加速穆斯堡尔谱仪由电磁震动器、波形发生器、负反馈放大器、伽玛射线探测和记录系统组成。
Fast mossbouer 系统的主要构成和原理示意图：
• PC-based Mossbauer Systems Includes
PC 控制Mossbauer 测量系统包括
• MA-250A Mossbauer Velocity Transducer 速度变换器
• MR-351A Mossbauer Control/Function Generator
穆斯堡尔参量
穆斯堡尔参量（Mössbauer parameter），也称为穆斯堡尔效应参量（Mössbauer effect parameter），是描述穆斯堡尔效应的一个重要参数。穆斯堡尔效应是一种通过核能级的共振吸收和放射特定的γ射线的现象。
穆斯堡尔参量包括两个主要部分：同位素位移（isomer shift）和四极分裂（quadrupole splitting）。
- 同位素位移指的是在穆斯堡尔效应中核能级吸收峰的位置相对于标准参考物质的偏移量。同位素位移可以提供关于样品中的电荷分布和化学环境的信息。
- 四极分裂是由于核电子周围的电场分布导致的。它描述了核能级的磁性分裂，可以提供有关样品中的晶体结构和电荷分布的信息。
穆斯堡尔参量可以通过穆斯堡尔光谱实验来测量，利用这些参量可以得到关于样品的结构、化学环境和电子状态等信息。穆斯堡尔参量在材料科学、物理学、化学以及地球科学等领域中得到广泛应用。
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。在电磁力和弹性力共同作用下，使振动子的连杆系统往返运动。由于放射源是装在连杆系统上，从而可获得多普勒速度补偿。探测器探测到未被吸收体吸收的γ射线，经过光电转换后得到负脉冲信号，并经放大器放大后送入模数变换器，再通过高压，放大器和模数变换器的上、下阈调节，选择出对应于第一激发态能量的信号。所选择的信号通过通用接口，在软件控制下送入到计算机内，显示谱曲线，并进行分析。改变加到驱动线圈上的信号，从而改变放射源的运动速度，可得到不同速度的共振吸收谱。
穆斯堡尔效应(Mössbauer effect)，即原子核辐射的无反冲共振吸收。这个效应首先是由德国物理学家穆斯堡尔(Rudolf Ludwig Mößbauer, 1929-)于1958年首次在实验中实现的，因此被命名为穆斯堡尔效应。应用穆斯堡尔效应可以研究原子核与周围环境的超精细相互作用，是一种非常精确的测量手段，其能量分辨率可高达10-13，并且抗干扰能力强、实验设备和技术相对简单、对样品无破坏。由于这些特点，穆斯堡尔效应一经发现，就迅速在物理学、化学、生物学、地质学、冶金学、矿物学、地质学等领域得到广泛应用。近年来穆斯堡尔效应也在一些新兴学科，如材料科学和表面科学开拓了应用前景。
理论上，当一个原子核由激发态跃迁到基态，发出一个γ射线光子。当这个光子遇到另一个同样的原子核时，就能够被共振吸收。但是实际情况中，处于自由状态的原子核要实现上述过程是困难的。因为原子核在放出一个光子的时候，自身也具有了一个反冲动量，这个反冲动量会使光子的能量减少。同样原理，吸收光子的原子核光子由于反冲效应，吸收的光子能量会有所增大。这样造成相同原子核的发射谱和吸收谱有一定差异，所以自由的原子核很难实现共振吸收。迄今为止，人们还没有在气体和不太粘稠的液体中观察到穆斯堡尔效应。
1957年底，穆斯堡尔提出实现γ射线共振吸收的关键在于消除反冲效应。如果在实验中把发射和吸收光子的原子核置于固体晶格中，那么出现反冲效应的就不再是单一的原子核，而是整个晶体。由于晶体的质量远远大于单一的原子核的质量，反冲能量就减少到可以忽略不计的程度，这样就可以实现穆斯堡尔效应。实验中原子核在发射或吸收光子时无反冲的概率叫做无反冲分数f，无反冲分数与光子能量、晶格的性质以及环境的温度有关。
穆斯堡尔使用191Os（锇）晶体作γ射线放射源，用191Ir（铱）晶体作吸收体，于1958年首次在实验上实现了原子核的无反冲共振吸收。为减少热运动对结果的影响，放射源和吸收源都冷却到88K。放射源安装在一个转盘上，可以相对吸收体作前后运动，用多普勒效应调节γ射线的能量。191Os经过β-衰变成为191Ir的激发态，191Ir的激发态可以发出能量为129 keV的γ射线，被吸收体吸收。实验发现，当转盘不动，即相对速度为0时共振吸收最强，并且吸收谱线的宽度很窄，每秒几厘米的速度就足以破坏共振。除了191Ir外，穆斯堡尔还观察到了187Re、177Hf、166Er等原子核的无反冲共振吸收。由于这些工作，穆斯堡尔被授予1961年的诺贝尔物理学奖。
