第六章穆斯堡尔谱
第六章穆斯堡尔谱
第一节原理 多卜勒效应 如一个幅射源相对接收者运动,则对接收者而言,幅 射浪长〔频率、能量)随二者的相对运动方向与 速度而变化 △E=VE/C AE射线能量的变化; E射线能量 V-速度
第一节 原理 一 多卜勒效应: 如一个幅射源相对接收者运动, 则对接收者而言, 幅 射波长（频率、能量）随二者的相对运动方向与 速度而变化： ΔE=VE/C ΔE-射线能量的变化； E-射线能量 V-速度
二同质异能核 1电荷数与质量相同但能态不同的核,如:Fe Fe Fe 2+, Fe 3+, Fe 6+ 2如用放射性核57Fe为标样,它发出能量为 A=hv的v射线;(γ射线是不稳定的原子核从 能量较高的激发态跃迁到能量较低的能级或基 态时,放出的电磁波) 含铁样品中Fe的能级差为B 设AE=AB
◼ 二 同质异能核 ◼ 1电荷数与质量相同但能态不同的核， 如：Fe, Fe + Fe 2+, Fe 3+ , Fe 6+ 。 ◼ 2如用放射性核57Fe为标样，它发出能量为 A=hv的γ射线；（γ射线是不稳定的原子核从 能量较高的激发态跃迁到能量较低的能级或基 态时，放出的电磁波） ◼ 含铁样品中Fe 的能级差为B； ◼ 设ΔE=A-B
3当标样相对含铁样品运动,则样品接受的Y射线 能量为hv+/-△E 4当速度达到某值,使: B=hv+/-AE=A+/-vE/c;则形成共振吸收, 就得到 Mossbauer谱 r射线 能量lv 相对运动速度V 接收到能 量为B 接收到能量为B= hv- ve/c 标样+VEc样品
◼ 3当标样相对含铁样品运动，则样品接受的γ射线 能量为hv+/- ΔE； ◼ 4当速度达到某值， 使： ◼ B= hv+/-ΔE=A+/-VE/C；则形成共振吸收， 就得到Mossbauer谱
三穆斯堡尔效应的发现 1956年,27岁的穆斯堡尔( Rudolph L mossbaure) 攻读博士学位,致力于有关射线共振吸收的研究。发现 了穆斯堡尔效应:无反冲的γ发射和其共振吸收现象 穆斯堡尔谱学的基础是放射性原子核发出光子,这些 光子被吸收体中的同种原子核共振吸收。由于吸收体化学 组成或晶体结构不同,发射或吸收的光子能量会有细微变 化。利用穆斯堡尔效应可以测量出这种变化,从而得到有 用的信息
三 穆斯堡尔效应的发现 ◼ 1956年，27岁的穆斯堡尔(Rudolph L. Mossbaure) 攻读博士学位，致力于有关γ射线共振吸收的研究。发现 了穆斯堡尔效应：无反冲的γ发射和其共振吸收现象。 穆斯堡尔谱学的基础是放射性原子核发出光子，这些 光子被吸收体中的同种原子核共振吸收。由于吸收体化学 组成或晶体结构不同，发射或吸收的光子能量会有细微变 化。利用穆斯堡尔效应可以测量出这种变化，从而得到有 用的信息
穆斯堡尔谱学的特点 1穆斯堡尔谱具有极高的能量分辨本领,很容易探沁出 原子核能级的变化。 2利用穆斯堡尔谱可以方便地研究原子核与其周围环境 问的超精细相互作用,可以灵敏地获得原子核周围的 物理和化学环境的信息
穆斯堡尔谱学的特点： 1穆斯堡尔谱具有极高的能量分辨本领，很容易探测出 原子核能级的变化。 2利用穆斯堡尔谱可以方便地研究原子核与其周围环境 间的超精细相互作用，可以灵敏地获得原子核周围的 物理和化学环境的信息
第二节穆斯堡尔谱参数 超精细相互作用 由于原子核存在于由原子的壳层电子和邻近配位体的电荷 所产生的电磁场中,原子核本身带正电荷和各种核矩,因 此核和核所处的电场和磁场之间存在着相互作用,这种作 用十分微弱,称为超精细相互作用 需要考虑以下三种主要的超精细相互作用: 1同质异能位移(化学位移Is或3) 2四极分裂 3磁超精细分裂
第二节 穆斯堡尔谱参数 一、 超精细相互作用 由于原子核存在于由原子的壳层电子和邻近配位体的电荷 所产生的电磁场中，原子核本身带正电荷和各种核矩，因 此核和核所处的电场和磁场之间存在着相互作用，这种作 用十分微弱，称为超精细相互作用。 需要考虑以下三种主要的超精细相互作用： ◼1 同质异能位移（化学位移I.s 或δ） ◼2 四极分裂 ◼3 磁超精细分裂
、同质异能位移(化学位移) 化学位移是由穆斯堡尔核电荷与核所在处电场之间的静 电作用引起的。 放射源(S) 吸收体(A E E。 哥 速率mm/s) 同质异能移位的来源示意图 ()电单极相互作用;(b)产生的穆斯堡尔谱
二、同质异能位移（化学位移） ◼ 化学位移是由穆斯堡尔核电荷与核所在处电场之间的静 电作用引起的
可以得出以下结论: 1如果激发态核半径与基态核半径不等,则化学位移 可以不为零,而与这个穆斯堡尔原子核周围电子配置 情况有关,所以根据δ可以得到化学键性质、价态、 氧化态、配位基的电负性等化学信息。 2如果放射源中穆斯堡尔原子所处的化学状态和吸收 体完全相同,则化学位移总是为零,所得谱线共振吸 收最大处即是谱仪零速度处 3δ可正可负。6为正,说明从放射源到吸收体在核处 的电子电荷密度是增加的,原子核体积减小;δ为负, 说明从放射源到吸收体在核处的电子电荷密度是减小 的,原子核体积增加
◼ 1 如果激发态核半径与基态核半径不等，则化学位移 可以不为零，而与这个穆斯堡尔原子核周围电子配置 情况有关，所以根据δ可以得到化学键性质、价态、 氧化态、配位基的电负性等化学信息。 ◼ 2 如果放射源中穆斯堡尔原子所处的化学状态和吸收 体完全相同，则化学位移总是为零，所得谱线共振吸 收最大处即是谱仪零速度处。 ◼ 3 δ可正可负。δ为正，说明从放射源到吸收体在核处 的电子电荷密度是增加的，原子核体积减小；δ为负， 说明从放射源到吸收体在核处的电子电荷密度是减小 的，原子核体积增加。 可以得出以下结论：
4以不同基态的穆斯堡尔谱源去测量同一吸收体的 穆斯堡尔谱时,所得化学位移不同。所以通常需要 说明这种化学位移是相对于何种标准吸收体而言。 5当穆斯堡尔谱原子处于不同价态和不同自旋状态 时,原则上有不同的化学位移。 6化学位移决定谱线中心的位置移动,但不是唯一 的决定因素,温度效应与化学位移叠加在一起决定 谱线中心的位置
◼ 4 以不同基态的穆斯堡尔谱源去测量同一吸收体的 穆斯堡尔谱时，所得化学位移不同。所以通常需要 说明这种化学位移是相对于何种标准吸收体而言。 ◼ 5 当穆斯堡尔谱原子处于不同价态和不同自旋状态 时，原则上有不同的化学位移。 ◼ 6化学位移决定谱线中心的位置移动，但不是唯一 的决定因素，温度效应与化学位移叠加在一起决定 谱线中心的位置