Download - Spectrometria Mösbauer
![Page 1: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/1.jpg)
Spectrometria Mösbauer
Eric MeheșFizică TehnologicăAn IV
![Page 2: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/2.jpg)
Cuprins● Efectul Mössbauer● Tehnică Experimentală● Interacțiuni hiperfine● Bibliografie
![Page 3: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/3.jpg)
Efectul Mössbauer
● Un foton emis la o tranziție de pe o stare excitată Ee pe starea fundamentală Ef induce o absorbție de rezonanță într-un nucleu identic
S Aγdezexcitare absorbție
![Page 4: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/4.jpg)
Efectul Mössbauer● Descoperit în 1958 de către
fizicianul Rudolf Mössbauer● Când anumite nuclee ce pot
emite și absorbi radiație γ se află într-un solid, o fracțiune dintre cuante sunt absorbite și emise fără recul
![Page 5: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/5.jpg)
Efectul Mössbauer
● Fotonii γ au o energie mult mai mare decât cei emiși în tranzițiile electronice
● În urma emisiei unui foton, un nucleu de masă M , inițial în repaus suferă un recul:
P=E
c
![Page 6: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/6.jpg)
Efectul Mössbauer
● Energia de recul a nucleului
● La absorbție energia fotonului γ trebuie să aibă valoarea
E R=12
M v2=P
2
2M=
E2
2Mc2
Ea=ETE R
![Page 7: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/7.jpg)
Efectul Mössbauer
● Datorită variației naturale a stării excitate se observă o distribuție spectrală de tipul:
N E=14 [ 2
E 0−E−2 ]E0=Ee−E f
![Page 8: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/8.jpg)
Efectul Mössbauer
● De exemplu pentru E0 = 100 keV avem Γ=10-8eV și o lărgime relativă:
● Astfel se pot pune în evidență interacțiuni hiperfine (10-7 → 10-8 eV)
E0
≃10−13
![Page 9: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/9.jpg)
Efectul Mössbauer
● În cazul atomilor liberi sau slabi legați se observă un efect de recul pentru fotonii γ datorită
• Emisiei de cuante• Absorbției de cuante
● Astfel se impune necesitatea micșorării reculului, în solide fiind aborbit de rețeaua cristalină
![Page 10: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/10.jpg)
Efectul Mössbauer
● Pentru anumite nuclee, numite nuclee Mössbauer există în faza solidă o fracțiune f de nuclee pentru care tranziția se efectuează fără modificarea stării rețelei (generare/anihilare de fotoni)
● Energia fotonilor emiși va fi E0 cu o dispersie naturală Γ
![Page 11: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/11.jpg)
Efectul Mössbauer
● Factorul Lamb-Mössbauer
● f fracțiunea de nuclee rezonante● Există doar în jur de 50 de nuclee ce se
pretează la spectroscopie Mössbauer
f =eE
2 < x2 >ℏ c2
![Page 12: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/12.jpg)
Efectul Mössbauer
![Page 13: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/13.jpg)
Tehnică experimentală
![Page 14: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/14.jpg)
Tehnică experimentală
SA
D
v
γ γ
![Page 15: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/15.jpg)
Tehnică experimentală
● Variația energiei:
E=cE e−E f
[]=mms
![Page 16: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/16.jpg)
Tehnică experimentală
● În spectroscopia Mössbauer energia e exprimată în unități de viteză (mm/s)
● În lipsa interacțiunilor hiperfine rezonanța ar avea loc la v=0
![Page 17: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/17.jpg)
Interacțiuni hiperfine● Urmare a perturbațiilor apărute datorită:
i. Interacțiunilor de monopol electricii.Interacțiunilor de quadrupol electriciii.Interacțiunilor de dipol magnetic
![Page 18: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/18.jpg)
Interacțiuni hiperfine
i. Interacțiunea de monopol electric
● Deplasare izomerică
E= Ee−E f=Ze60
⋅∣0∣2⋅⟨r e2⟩−⟨r f
2 ⟩
= E A−E S=Ze60
⋅∣A0∣2−∣B 0∣
2⋅⟨r e2⟩−⟨r f
2 ⟩
![Page 19: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/19.jpg)
Interacțiuni hiperfine
ii. Interacțiunea de dipol electric● Gradientul câmpului electric la nucleu
● Valori proprii ale hamiltonianului interacțiunii între momentul electric și nucleu
V ij=∂V
∂ x i∂ x j; =
V xx−V yy
V zz
EQ=eQV zz
4I2I−z⋅[3m I
2− I I1]12
3
![Page 20: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/20.jpg)
Interacțiuni hiperfine
iii. Interacțiunea de dipol magnetic● Interacțiunea momentului magnetic nuclear cu un câmp
magnetic de inducție B la nucleu
● Apar degenerări datorită efectului Zeeman
B=Bhf Ba
E M=−g J n BmI
![Page 21: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/21.jpg)
Interacțiuni hiperfine
iii. Interacțiunea de dipol magnetic● Despicarea liniilor spectrale e proporțională cu inducția
magnetică la nucleu și măsurabilă prin spectrometrie Mössbauer
● Intensitatea peak-urilor Mössbauer e proporțională cu pătratul probabilității de tranziție
● Bhf depinde de starea de oxidare a materialului și de starea magnetică a atomului
● Bhf poate fi pus în evidență în spectrele Mössbauer a materialelor magnetice ordonate sau paramagnetice dacă timpul de relaxare a spinilor e suficient de lung
![Page 22: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/22.jpg)
Interacțiuni hiperfine
iii. Interacțiunea de dipol magnetic● Astfel e permisă studierea ordinii magnetice, a structurii
sistemelor magnetice ordonate precum și natura momentelor magnetice
● Aplicarea lui Ba aduce informații suplimentare prin faptul că se poate modifica controlat interacțiunea dipolară =
![Page 23: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/23.jpg)
Bibliografie
● V. Pop, I. Chicinaș, N. Jumate, Fizica Materialelor, Metode experimentale, Presa Universitară Clujeană, 2001
● Onuc Cozar, Detectori de radiații, Spectrosopie Gama, Presa Universitară Clujeană, 2007
● Introduction to Mössbauer spectroscopy, Royal Society of Chemistry
● Mössbauer Effect, HyperPhysics
● Mössbauer Spectroscopy, Knox College
● Mössbauer Effect, Wikipedia
![Page 24: Spectrometria Mösbauer](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022060112/5571f3bf49795947648e8598/html5/thumbnails/24.jpg)
Vă mulțumesc pentru atenție!