穆斯堡爾效應(yīng)

穆斯堡爾效應(yīng)及其應(yīng)用SpneeofBUAA

主要內(nèi)容：

穆斯堡爾譜學(xué)的應(yīng)用4穆斯堡爾效應(yīng)1穆斯堡爾譜學(xué)穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)技術(shù)3穆斯堡爾譜學(xué)的發(fā)展521.穆斯堡爾效應(yīng)

3.穆斯堡爾效應(yīng)，即原子核輻射的無反沖共振吸收。這個效應(yīng)首先是由德國物理學(xué)家穆斯堡爾在他的1956年準(zhǔn)備博士論文發(fā)現(xiàn)的。因此被命名為穆斯堡爾效應(yīng)。獲得了1961年的諾貝爾物理學(xué)獎。

ProfessorM?ssbauer.Whiledoingresearchforyourdoctor'sthesisyouhavediscoveredanunexpectedeffectwhichnowbearsyourname.Youhaveexplainedthiseffectexperimentallyandtheoretically,andtherebycreatedadevicewhichisoffundamentalimportanceinnumerousrealmsofphysics,andwhichisnowadaysbeinginvestigatedandputtouseinalargenumberofphysicallaboratories.Byyourdiscoveryithasbecomepossibletoexamineprecisely,numerousimportantphenomenaformerlybeyondoratthelimitofattainableaccuracyofmeasurement.2.穆斯堡爾譜學(xué)穆斯堡爾譜學(xué)是指利用穆斯堡爾效應(yīng)對物質(zhì)進(jìn)行圍觀結(jié)構(gòu)分析的學(xué)科，主要通過觀察原子核-核外環(huán)境超精細(xì)相互作用引起的譜。核外環(huán)境指核外電子配置、原子核所處位置的電場梯度或磁場等，穆斯堡爾效應(yīng)可作為研究原子核周圍環(huán)境的靈敏探針，這種探針?biāo)峁┑牡奈⒂^結(jié)構(gòu)的信息在物理學(xué)，化學(xué)，生物學(xué)，地質(zhì)學(xué)，冶金學(xué)，月球科學(xué)、環(huán)境學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)研究方面得到廣泛的應(yīng)用。

缺點(diǎn)：1.元素少，尤其缺少輕元素2.一般必須低溫下才能見到明顯的現(xiàn)象3.限于固體和少數(shù)粘稠或冷凍液體中。一些常見譜學(xué)手段探測到的能量差放射源和探測系統(tǒng)速度譜儀附屬裝置和數(shù)據(jù)處理

1.等速或勻加速模式掃描，速度定標(biāo)2.驅(qū)動方式：壓電驅(qū)動、電磁驅(qū)動……3.穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)技術(shù)1.吸收樣品的制備。2.低溫（高溫）技術(shù)、高壓技術(shù)、磁鐵。3.數(shù)據(jù)采集與處理：一小時到幾天，譜線為洛倫茲曲線。4.穆斯堡爾譜學(xué)的應(yīng)用穆斯堡爾譜學(xué)的應(yīng)用在物理學(xué)上的應(yīng)用在化學(xué)、礦物學(xué)上的應(yīng)用在生物學(xué)上的應(yīng)用在考古學(xué)、環(huán)境科學(xué)上的應(yīng)用穆斯堡爾學(xué)與相對論穆斯堡爾學(xué)與核物理穆斯堡爾學(xué)與固體物理鐵穆斯堡爾譜血紅素蛋白非血紅素鐵蛋白金屬的冶煉鋼材表面處理……穆斯堡爾學(xué)與相對論（1）引力紅移（2）橫向多普勒效應(yīng)的觀測（3）二次多普勒效應(yīng)（4）時鐘佯謬與加速度位移（5）光速不變

引力紅移是三個驗(yàn)證愛因斯坦廣義相對論的基本效應(yīng)之一（光線在太陽附近的偏折、行星近日點(diǎn)的進(jìn)動）。

穆斯堡爾學(xué)與核物理

（2）利用超精細(xì)相互作用測量相關(guān)系數(shù)

超精細(xì)相互作用Ⅰ.電單極相互作用Ⅱ.電四極相互作用Ⅲ.磁偶極相互作用同質(zhì)異能移磁超精細(xì)分裂四極分裂Ⅰ.電單極相互作用

Ⅱ.電四極相互作用

Ⅲ.磁偶極相互作用

磁偶極相互作用即核能級的塞曼分裂。原子核磁矩與原子核所在處的磁場相互作用。

三種超精細(xì)相互作用：同質(zhì)異能移不能引起能級的分裂，磁相互作用與電四極相互作同時存在時，其合成的情況要復(fù)雜的多。通常，四極相互作用比磁相互作用弱的多，因此將前者看做微擾來處理。

核物理相關(guān)系數(shù)的計(jì)算原子核激發(fā)和基態(tài)的電四極矩之比內(nèi)轉(zhuǎn)換系數(shù)激發(fā)態(tài)原子核的g因子和核磁矩

激發(fā)態(tài)-基態(tài)核半徑的變化31542超精細(xì)相互作用……

四極分裂磁相互作用同質(zhì)異能移

了解原子的化學(xué)鍵、價態(tài)、電子配置方面信息，由其隨溫度的變化還可以得知點(diǎn)陣的動力學(xué)性質(zhì)，研究由錯位和空位引起的對電子組態(tài)的影響研究形變、雜質(zhì)和缺陷的影響、配位場、極化等涉及共振原子所在處局部對稱性問題分辨各種磁相，測定磁轉(zhuǎn)變溫度，研究內(nèi)磁場以及分布，極化效應(yīng)，局部磁矩，弛豫效應(yīng)，有序-無序轉(zhuǎn)變，鐵磁轉(zhuǎn)變。穆斯堡爾學(xué)與固體物理在考古學(xué)、環(huán)境科學(xué)上的應(yīng)用

（a）南京鋼鐵廠內(nèi)（b）南京鋼鐵廠外（c）中山公園內(nèi)梧桐樹斑的穆斯堡爾譜形成火星巖石的礦物中有許多含鐵,火星土壤也富含鐵。勇氣號火星探測器上的穆斯堡爾光譜儀是專門設(shè)計(jì)用來研究含鐵礦物。穆斯堡爾效應(yīng)在理論上具有深刻的意義，同時具有廣泛的應(yīng)用價值。因?yàn)槠渚哂蟹直姹绢I(lǐng)特別高、設(shè)備簡單且分析直觀等不可代替的優(yōu)勢，所以從一發(fā)現(xiàn)開始就引起了各個領(lǐng)域科學(xué)家的重視，幾乎深入到所有的自然科學(xué)研究領(lǐng)域，而不是僅僅局限于物理領(lǐng)域，形成了一門新的學(xué)科。

今后的發(fā)展中，首先致力于解決、改善一些不利于觀察到現(xiàn)象的原因，如低溫的限制，譜線極窄給驅(qū)動帶來的要求，測量時間必須長。其次，深入到新型學(xué)科如新材料的發(fā)現(xiàn)，逐步進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域如鋼鐵、煤炭及石油等。5.穆斯堡爾譜學(xué)的發(fā)展參考資料：1.《穆斯堡爾效應(yīng)及其應(yīng)用》，夏元復(fù)張健葉純?yōu)幹幽艹霭嫔纾?984年2.《穆斯堡爾譜學(xué)手冊》，馬如章編譯，冶金工業(yè)出版社，1993年3.《穆斯堡爾譜學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用》，夏元復(fù)，陳懿編著，科學(xué)出版社，1987年4.穆斯堡爾譜學(xué)及其在凝聚態(tài)物理中的應(yīng)用，成昭華，中國科學(xué)院物理研究所磁學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室5.TakedaM，Mabu