穆斯堡爾譜（Mossbauer spectroscopy）是通過(guò)穆斯堡爾譜來(lái)分析固態(tài)材料中超精細(xì)相互作用。穆斯堡爾譜學(xué)反應(yīng)了原子核和其周圍環(huán)境的電或磁的相互作用，能為我們提供物質(zhì)結(jié)構(gòu)等多方面的信息。已被廣泛應(yīng)用到物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、冶金學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)和考古學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，并可用來(lái)研究非晶材料、固體表面和化學(xué)催化、礦物學(xué)、化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵、晶格動(dòng)力學(xué)和相轉(zhuǎn)變、磁性材料和超精細(xì)場(chǎng)研究、輻射損傷和離子注入、金屬和合金、電子極化、晶格缺陷等。

穆斯堡爾譜原理

1.多普勒效應(yīng)：
如一個(gè)幅射源相對(duì)接收者運(yùn)動(dòng)，則對(duì)接收者而言，幅射波長(zhǎng)（頻率、能量）隨二者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與速度而變化：AE=VE/C ；AE-射線能量的變化，E-射線能量，V-速度。2.同質(zhì)異能核：（1）電荷數(shù)與質(zhì)量相同但能態(tài)不同的核，如：Fe，F(xiàn)e+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，F(xiàn)e6+。（2）如用放射性核57Fe為標(biāo)樣，它發(fā)出能量為A=hv的γ射線；（γ射線是不穩(wěn)定的原子核從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的能級(jí)或基態(tài)時(shí)放出的電磁波）含鐵樣品中Fe的能級(jí)差為B；設(shè)ΔE=A-B。（3）當(dāng)標(biāo)樣相對(duì)含鐵樣品運(yùn)動(dòng)，則樣品接受的γ射線能量為hv+/-AE。

（4）當(dāng)速度達(dá)到某值，使：B=hv+/-AE=A+/-VE/C；則形成共振吸收，就得到Mossbauer譜。

穆斯堡爾譜儀器結(jié)構(gòu)

如圖1所示，譜儀主要包括放射源、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)、放大器、傳感器、探測(cè)器、前置放大器、單通道、探測(cè)器和記錄系統(tǒng)組成。對(duì)于不含穆斯堡爾原子的固體，可以通過(guò)在所研究對(duì)象中人為的引入所需要的某種合適的穆斯堡爾譜核進(jìn)行研究，即將穆斯堡爾核作為探針進(jìn)行間接研究。

穆斯堡爾譜圖橫坐標(biāo)為放射源的運(yùn)動(dòng)速度，單位為mm/s；縱坐標(biāo)為吸收率（或透射率），為電壓脈沖信號(hào)經(jīng)放大、分析而記錄出來(lái)。

穆斯堡爾譜特點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)

（1）所用的測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法較為簡(jiǎn)單。（2）可以同時(shí)提供多種物理和化學(xué)信息。（3）進(jìn)行測(cè)試時(shí)對(duì)所測(cè)試樣沒有損壞。（4）靈敏度高。由于穆斯堡爾效應(yīng)對(duì)核外化學(xué)環(huán)境的變化十分敏感，因此用該法研究固態(tài)物質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)及超精細(xì)結(jié)構(gòu)時(shí)具有極高的靈敏度。（6）分辨率高。57Fe核的γ射線光子共振吸收的分辨率可達(dá)1013，可以用來(lái)研究原子核與周圍環(huán)境之間的超精細(xì)相互作用。（7）抗擾能力強(qiáng)。由于穆斯堡爾效應(yīng)的發(fā)生對(duì)象為特定原子核（如57Fe）的共振吸收，因此穆斯堡爾效應(yīng)受其他原子核及元素的干擾很小，抗干擾能力很強(qiáng)。（8）研究應(yīng)用范圍廣。研究對(duì)象可以是導(dǎo)體、半導(dǎo)體或絕緣體，也可以是晶態(tài)或非晶態(tài)材料、薄膜或固體的表層，還可以是粉末或凍結(jié)溶液。2.缺點(diǎn)

只有有限數(shù)量的核有穆斯堡爾效應(yīng)，且許多還必須在低溫下或在具有制備源條件的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，使它的應(yīng)用受到較多的限制，事實(shí)上，至今只有57Fe和119Sn等少的穆斯堡爾核得到了充分的應(yīng)用。

穆斯堡爾譜主要應(yīng)用

1.穆斯堡爾譜可以簡(jiǎn)便地確定某種材料（材料中需含有穆斯堡爾核）是否為非晶態(tài)。由于晶態(tài)材料的穆斯堡爾譜參數(shù)均有確定值，且共振譜線不平滑；非晶態(tài)材料的穆斯堡爾譜參數(shù)是連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)分布的，則共振譜較寬。所以所以通過(guò)觀察共振譜線的形狀，便可分辨晶態(tài)與非晶態(tài)材料。
2.穆斯堡爾譜可對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行定性或定量相分析。穆斯堡爾譜精度和敏感性極高，就算待測(cè)樣品變化較小，譜圖也會(huì)發(fā)生變化，超精細(xì)參數(shù)就會(huì)有差異。因此，根據(jù)超精細(xì)參數(shù)的差異，可定性分析物相組成。通過(guò)待測(cè)樣品中不同物相的穆斯堡爾譜的積分強(qiáng)度定量或半定量地確定出各物相在樣品中的比例。

3.穆斯堡爾譜可以確定材料的相變溫度?Tm。由于穆斯堡爾譜圖在相變點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生明顯的不連續(xù)變化，根據(jù)這種變化可以確定物相的相變溫度。

穆斯堡爾譜應(yīng)用領(lǐng)域

1.在物理學(xué)上，穆斯堡爾譜可以用來(lái)驗(yàn)證相對(duì)論等基本物理原理。
2.在冶金方面，穆斯堡爾譜廣泛用于金屬和合金方面的研究，包括金屬和合金的電子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、磁性、相變、缺陷和表面等。3.在化學(xué)領(lǐng)域中，穆斯堡爾譜可用來(lái)研究化合價(jià)、化學(xué)鍵、分子結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)和催化等。4.在礦物學(xué)中，通過(guò)對(duì)大約 300多種礦物進(jìn)行穆斯堡爾譜測(cè)試，得到了大約 4000多組礦物的穆斯堡爾譜數(shù)據(jù)。早期，主要用穆斯堡爾譜來(lái)確定礦物中鐵的氧化態(tài)、電子組態(tài)和有序-無(wú)序分布，礦物的固相反應(yīng)。近年，已經(jīng)用穆斯堡爾譜來(lái)分析礦物成分和四極分裂和內(nèi)磁場(chǎng)之間的關(guān)系。5.在生物學(xué)上，穆斯堡爾譜可用于分析含鐵的生物聚合物，可用于分析含鐵聚合物的配位情況、電子組態(tài)合動(dòng)力學(xué)特性等。

6.在考古方面，穆斯堡爾譜可以從物質(zhì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中后得到信息的選擇性和針對(duì)性，對(duì)樣品具有無(wú)損跟蹤能力。

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