P1100261

-v -— O —-

Rys- 27.1, Schemat absorpcji kwantu i ponowna emisja promieniowania fluorcscencji j walnym ukbdem do pomiaru zjawiska Móssbauera (a); mułu zmianę kwantu emnc*w» pcwz źródło uzyskuje się zmianą aybkołci równomiernego ruchu źródła lub próbki w r* tóak od rr do -r: gdy energia źródła jest równa energii absorbeniu (jądra atomu) nar* ikfi absorpcyjnej występuje przy o = 0(b)

/ - źródło. 2 - próbka. J - detektor. 4 - rejestrator

Taki bezodrzutowy rezonans y jest podstawą niezwykle czutej spektroskopii M&sbauera. W przypadku jądra ^?9Fe czułość dla zmiany encrgetycoKgo star. 14,4 keV poziomu jądra wynosi 4,6*10 ⁹/14.4•! O³ = 3*10^-,\

Całkowicie identyczne środowisko jąder źródła i absorbema jest przyczyną całkowitego pokrycia linii emisyjnej i absorpcyjnej. Schematycznie sytuacja ta ot znacza się jednakowym położeniem podstawowych £₀ i wzbudzonych potioft-jr energetycznych obu jąder (rys. 27.1a).

Energia kwantów* y emitowanych jądrem nie będzie ściśle spełniać równania (27.1). ale będzie miała pewne rozproszenie, które przejawia *ię połszerokdaą iinit. Szerokość połówkowa linii Aż zgodnie z zasadą nieoznaczoności Heńenbrrp pozostaje w następującym związku z średnim czasem trwania r stanów wzbudź nych

AAt m h    (2tt)

Wyraz Aż jc<t jednak w porównaniu z szerokością połówkową linii K_t widia rentgenowskiego o wielo mniejszy (w przybliżeniu 10"¹² £₀) i już zmiana rozkłada gęstości elektronowej elektronów walencyjnych (wiązanie chemiczne), która buc*

nuto zinicniu energię wzbudzeniu E absorbującego atomu tegu samego rodzaju co i emitujący atom. fest 'wystarczająca do naruszenia warunku rezonansu.

Wówczas do efektywnej absorpcji potrzebna jest bardzo mała zmiana energii emitowanego promieniowania. MOssbaucr tę różnicę energetyczną kompensował, wykorzystując zjawisko Dopplera w ten sposób, że źródło promieniowania porusza jję względem absorbera.

W wyniku zjawiska Dopplera zmiana energii kwantu poruszającego się źródła

UU)

Igplfl

gdzie: v — prędkość ruchu źródlft, / — wektor zgodny z kierunkiem promieniowania, c — prędkość światła.

Widmo M8ss bauer a uzyskuje się, mierząc natężenia kwantów y za absorberem w zależności Od prędkości o (rys. 27.Ib).

Prędkość ruchu źródła promieniowania jest mała — mniejsza od 10" •' ra,'s, a wielkość odkrycia Móss bauera polega na tym, że nic cdrzucił absurdalnego na pierwszy rzut oka pomysłu, że na wysokoenergetyczne promieniowanie jądrowe emisji może mieć wpływ tak mała składowa energii, jaka wynika z doppłcrowskiego przyrostu energii.

Jeżeli chemiczna okolica jąder absorbenta i źródła różnią się między $obą-to położenia poziomów absorbenta będą przesunięte w stosunku do położeń po.

w

V- — I 0

kjw 27.2. Chemiczne przesunięcie linii widma Móssbaucra (a); jE". energetyczna róźiika medzy podstawowym i wzbudzonym stanem emitującego atomu, ż; — ir.trgetycaa różnica stanów absorbującego atomu, różnicę E, -    wyrównuje ruch jednostajny źródła do (lub od) absorbenta

z prędkością i-i (zjawisko Dopplera): b) widmo odpowiadające stanowi z rys. a;

«5 — jest proporcjonalne do E_m — E,

ziomów źródła (rys. 27.2a). Tnkżc temu przypadkowi odpowiada jednoliniowe widmo Móssbauera (jedno minimum absorpcji), ale jest ono przesunięte niesymetrycznie o wartość + 3 w stosunku do prędkości zerowej (rys. 27.2b), ponieważ rezonans acbodzi przy energii E_m różnej od £, o wartość db 1/2 AE. Zjawisko to nazywa się przesunięciem chemicznym lub izomerycznym.

W wyniku nadsubtełnych oddziaływań jądra z powłoką elektronową atomu poziomy jądrowe ulegają rozszczepieniu. Rozszczepienie może wywołać oddziaływanie elektrycznego kwadrupolowcgo momentu jądra z gradientem poln elektrycznego elektronów w położeniu jądra. W przypadku ⁵⁷Fe występowanie kwadrupo-lowego oddziaływania w absorbencic powoduje rozszczepienie AE wzbudzonego

393