穆斯堡尔谱分析实验报告
穆斯堡尔谱
主要的不足之处是：只有有限数量的核有穆斯堡尔效应，且许多还必须在低温下或在具有制备源条件的实验 室内进行，使它的应用受到较多的限制，事实上，至今只有57Fe和119Sn等少的穆斯堡尔核得到了充分的应用。 即使如此，它仍不失为固体物理研究的重要手段之一，在有些场合甚至是其他手段不能取代的，并且随着实验技 术的进一步开发，可以预期，它将不断地克服其局限性，在各研究领域发挥更大的作用。
定义
原子核无反冲地发射或共振吸收射线的现象后来就称之为穆斯保尔效应。 凡是有穆斯堡尔效应的原子核,
简称为穆斯堡尔核。目前,发现具有穆斯堡尔效应的化学元素 (不包括铀后元素)只有 42种,80多种同位素的 100多个核跃迁.尤其是尚未发现比钾( K)元素更轻的含穆斯堡尔核素的化学元素.大多数要在低温下才能观察到, 只57 Fe的 1414keV和119Sn的 23. 87keV核跃迁在室温下有较大的穆斯堡尔效应的几率.对于不含穆斯堡尔原子 的固体,可将某种合适的穆斯堡尔核人为地引入所要研究的固体中,即将穆斯堡尔核作为探针进行间接研究,也能 得到不少有用信息。
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应用
由于穆斯堡尔效应得到的穆斯堡尔谱线宽Γ与核激发态平均寿命所决定的自然线宽ΓH在同一量级，因而具有 极高的能量分辨率。以57Fe核14.4Kev的跃迁为例，自然线宽ΓH为4.6x10-9eV，能量分辨率约为10-13的量级 （原子发射和吸收光谱的能量分辨率在理想情况下可达10-8的量级），因此它是研究固体中超精细相互作用的有 效手段。如今已广泛在应用于物理学、化学、材料科学、物理冶金学、生物学和医学、地质学、矿物学和考古学 等许多领域，发展成为一门独立的波谱学----穆斯堡尔谱学。
复杂穆斯堡尔谱解谱技术
复杂穆斯堡尔谱解谱技术穆斯堡尔谱解谱技术(MDS-P)是由王维利，傅立叶和穆斯堡尔的思想和技术组成的复杂系统，被广泛应用于谱解谱（spectro-interpretation）技术。
这项技术被用于描述从化学物质分子、大自然生物体到人类社会系统的不同层次结构，以及这种结构之间的深层次相互关系。
在理论上，复杂穆斯堡尔谱解谱技术将成像谱数据的各种属性转化为谱解谱指标，以便更好地了解它们之间的相互关系，从而改进谱解谱技术的准确性和效率。
穆斯堡尔谱解谱技术采用指标和谱图，用来表示具有穆斯堡尔结构的观测特征，可以把复杂的物质模型转换为可解释的控制模型，从而更好地描述和预测它们的物理和化学行为。
为了改善谱解谱技术的精确性，必须建立一套可以对复杂系统的主要特征进行解释的方法，这就是复杂穆斯堡尔谱解谱技术。
复杂穆斯堡尔谱解谱技术已经成功应用于多种领域，包括气体谱学、色谱技术、红外光谱技术等，可以用来研究复杂的谱解谱数据，以发现隐藏在其中的秩序和深层次的本质关系。
复杂穆斯堡尔谱解谱技术的主要步骤是：第一步是建立谱解谱模型，将复杂的物质模型转换为可解释的数学模型；第二步是根据谱图的特性构建数学模型；第三步是将模型应用于测量数据，以提取谱图特征；第四步是分析结果，通过统计分析解释此过程中发现的特征。
复杂穆斯堡尔谱解谱技术可以更好地描述复杂的谱解谱图，揭示图像中隐藏的本质关系，从而更好地理解它们的结构和行为。
此外，该技术在跨学科研究和复杂系统建模中也有很多应用。
综上所述，复杂穆斯堡尔谱解谱技术是一种利用指标和谱图描述复杂系统的用于谱解谱（spectro-interpretation）技术的技术，它可以有效地提高谱解谱图的准确性，揭示其中隐藏的本质关系，更好地理解复杂系统的结构和行为，在科学研究和复杂系统建模中有着广泛的应用。
辽宁宽甸地幔矿物三阶铁的穆斯堡尔谱测定及意义
辽宁宽甸地幔矿物三阶铁的穆斯堡尔谱测定及意义
辽宁宽甸地幔矿物三阶铁的穆斯堡尔谱测定是一项重要的地矿化学研究，它为多学科交叉研究，如岩石成因学、地球化学、大地构造学和历史地质学等提供了重要的实验数据。
辽宁宽甸地幔矿物三阶铁的穆斯堡尔谱测定，首先考虑了应力方向，通过观察岩石金相等级、岩石类型等指标，研究了辽宁宽甸地幔矿物三阶铁的成因、古地貌等信息，其次观测了辽宁宽甸三阶铁矿物的块状结构、晶粒尺寸和晶体结构等参数，实测测定岩石的成分，如重矿物种类、元素组成及其使用量；最后，检测地幔矿物三阶铁的定向性，详细测量晶体的极矢和泊松体积等参数，获取岩石性质的重要研究依据，从而推断岩相类型、岩浆化学型及撞击构造等构造概况，从而进一步阐明地质史过程。
辽宁宽甸三阶铁穆斯堡尔谱测定结果，表明地幔区岩浆中存在大量三阶铁，大量着晶度饱和度特征，原生细粒氧化物结构特征，反映了宽甸地幔火山活动地层时期岩浆成因模式，可以为地质构造研究、同位素示踪分析提供重要的信息，为深入了解活动地层及其古地理环境的开发研究提供了基础材料。
总之，辽宁宽甸地幔矿物三阶铁的穆斯堡尔谱测定，不论是在揭示古地理环境还是推断活动地质的重要历史时期，都具有重要的意义，是地质研究不可或缺的重要部分。
实验四穆斯堡尔效应
本科生实验报告实验课程核分析基础学院名称核技术与自动化工程学院专业名称核工程与核技术学生姓名学生学号指导教师马英杰实验地点6C802实验成绩二〇一五年十一月二〇一五年十二月穆斯堡尔效应【实验目的】1、了解穆斯堡尔效应的基本原理2、了解穆斯堡尔谱仪的结构和基本的实验方法 【实验器材】穆斯堡尔谱仪 通用示波器 57Co 放射源α-Fe 薄膜样品【实验原理】穆斯堡尔效应是一种原子核无反冲的γ射线共振吸收或共振散射现象。
由于核激发态有一定寿命，相应的跃迁谱线宽度很窄，而核发射的γ射线能量较大，造成核的反冲，所以即使考虑到热运动的多普勒展宽造成的发射谱线与吸收谱线的重叠，一般也无法观察到核共振吸收现象。
穆斯堡尔考虑把靶原子核镶嵌在晶格中，发射γ射线时带着整个晶体一起反冲，这样的反冲很小，有很大的概率观察到核共振吸收现象，这就是穆斯堡尔效应。
一、γ射线共振吸收 1、谱线的自然线宽核的激发态存在有限长的寿命τ，回到基态时发出的γ射线存在一定的线宽，谱线强度与光子频率ω之间有关，为：2021()1()4I ωωωτ∝-+即洛仑兹线性。
将E=hω/2π代入，22021()()4I E E E τ∝-+则当0/2E E τ-=±时I(E)强度下降为最大值的一半，这时曲线宽度为/τ，称为谱线的自然线宽Γ。
2、自由原子核的反冲由能量、动量守恒定律可知核反冲能量E R 为：222202212222R R p E E E Mu M Mc Mcγγ===≈ 即M 越大，反冲能量E R 越小。
如以57Fe 为例，E 0=14.4keV ，则有E R ≈2×10-3eV比自然线宽大得多。
故对57Fe ，当谱线不存在其他展宽，发射与吸收谱线之间不存在任何重叠，所以不可能观察到γ射线的共振吸收现象。
3、多普勒展宽由相对论性的多普勒效应2210T D eV -==⨯室温下的多普勒效应不是观察到的57Fe 发射γ射线的共振吸收。
fe团簇的穆斯堡尔谱
fe团簇的穆斯堡尔谱
穆斯堡尔谱是一种研究原子核与电子之间相互作用的谱学技术。
对于fe团簇的穆斯堡尔谱，可以提供关于其原子核的信息，例如原子核的电荷状态、磁性以及与周围电子的相互作用等。
穆斯堡尔谱的实验通常通过测量样品辐射出的γ射线频率和能量分布来获得。
对于fe团簇的穆斯堡尔谱，可以观察到不同的峰，每个峰对应于不同的穆斯堡尔参数。
穆斯堡尔参数可以提供关于样品中铁原子的信息。
其中，最重要的参数是穆斯堡尔位移，它表示了γ射线相对于无磁场时的频率偏移。
穆斯堡尔位移可以反映铁原子的电子云密度以及与周围电子的相互作用。
正的穆斯堡尔位移通常表示电子云密度较大，而负的穆斯堡尔位移则表示电子云密度较小。
另一个重要的参数是穆斯堡尔宽度，它表示了穆斯堡尔峰的宽度。
穆斯堡尔宽度可以提供关于铁原子的磁性信息。
对于磁性样品，穆斯堡尔宽度通常较大，而对于非磁性样品，穆斯堡尔宽度较小。
此外，穆斯堡尔谱还可以提供关于铁原子与周围晶格的相互作用以及样品中可能存在的其他相的信息。
需要注意的是，fe团簇的穆斯堡尔谱可能会受到多种因素的影响，例如样品的制备方法、温度、压力等。
因此，在
进行穆斯堡尔谱实验和解析时，需要综合考虑这些因素，以获得准确的结果。
穆斯堡尔谱解析
穆斯堡尔谱解析穆斯堡尔谱解析穆斯堡尔效应是指铁族元素或其同位素的核自发辐射与晶格震动相互作用时发生的一种物理现象。
穆斯堡尔效应在化学、物理、材料学等领域具有广泛应用，可以提供原子、分子、离子的详细结构信息。
而穆斯堡尔谱谱图解析对于这些领域研究的进展至关重要。
1. 穆斯堡尔谱的基本原理穆斯堡尔谱是具有高分辨率、高灵敏度和高选择性的核磁共振技术。
其分析基本原理是通过核固有的自旋取向状态、核波矢的变化和与外部场的相互作用等，反映出核的周围电子和所嵌入的物质的性质。
2. 穆斯堡尔谱的特点穆斯堡尔谱谱图可以提供一些特定的定量信息，如原子核的价态、配位数、离子半径和联合程度等。
另外，穆斯堡尔谱不受样品形态和状态的限制，可以研究固体、液体、气体甚至是生物物质。
3. 穆斯堡尔谱解析的应用穆斯堡尔谱谱图解析在化学、物理、材料学等领域具有广泛应用。
常用于研究催化机理、氧化还原反应、电子转移、氧化剂和还原剂的定量分析、晶格缺陷及其影响等方面。
在材料学中，穆斯堡尔谱谱图解析可以解析纳米材料的晶格结构、表面化学和电子结构中的差异，研究材料的磁性、力学性质和温度依赖性质等。
4. 穆斯堡尔谱谱图解析的挑战穆斯堡尔谱谱图往往存在多峰性和线宽广的问题，因此解析谱图具有一定的挑战性。
针对这些问题，研究人员发展了多种定量分析方法和数据处理技术，如傅立叶变换、小波变换、能量拟合等。
5. 结语穆斯堡尔谱谱图解析是一项复杂而又具有广泛应用的技术，具有提供描述化学反应机制和研究材料性质的重要价值。
未来，在物理、化学、材料科学等领域中，穆斯堡尔谱谱图解析将会成为研究的关键手段。
4穆斯堡尔效应
注：本实验报告仅供学习、参考，谢绝抄袭。
如有发现抄袭，作者概不负责!实验1.4穆斯堡尔谱一、引言1957年，德国的穆斯堡尔（R.L.M?ssbauei）意外发现（论文在1958年发表），嵌入固体晶格中的放射性原子核在发射丫射线时有一定的几率是无反冲的；发射的丫光子具有全部核跃迁能量。
同样，嵌入固体晶格中处于基态的核在吸收丫射线时也有一定的几率是无反冲的。
原子核无反冲发射丫射线和无反冲共振吸收丫射线的现象被命名为M?ssbauer效应。
无反冲的几率常被称为无反冲分数foM?ssbauer效应的一大特点是可以得到很窄的共振吸收（或发射）谱线。
如对于常用的Fe的14.4keV的丫射线，其自然宽度Tn为4.7M0~9eV,理想的M?ssbauer共振线宽r略大于2约10-8eV 量级，其相对的能量分辨率I/E~6M0,3。
而对于67Zn的93keV的丫射线，其I/E r1X10A5,有很高的能量分辨率。
用67Zn的M?ssbauer效应可以在实验桌上做广义相对论引力红移实验。
还有人发现，对109Ag的88keV的丫射线，其相对的能量分辨率可达1022数量级。
由于M?ssbauer效应有极高的能量分辨率，以及丫射线可以方便地将物质内部信息携带出来等优点，M?ssbauer效应一经发现，很快就在物理学、化学物理冶金学、材料科学、表面科学、考古学等许多领域得到广泛应用。
1961年获得了诺贝尔物理奖。
二、实验目的1.了解穆斯堡尔效应、穆斯堡尔谱学和穆斯堡尔谱仪的基本原理。
2.掌握穆斯堡尔谱和穆斯堡尔谱基本参数的测定方法。
三、实验原理1.穆斯堡尔效应设原子核A衰变到原子核B的激发态B*,然后从激发态B*退激到基态B,发射出丫光子（图1）,当这个光子遇到一个第1页共12页磁学、地质学、生物医学、R.L.M?ssbauer于£B B图1丫光子的发射和吸收注：本实验报告仅供学习、参考，谢绝抄袭。
如有发现抄袭，作者概不负责!同样的原子核B 时，就应被共振吸收。
穆斯堡尔谱仪及其对物质中fe的分析应用
穆斯堡尔谱仪及其对物质中fe的分析应用穆斯堡尔谱仪是一种可以用来分析物质结构的仪器，可以用来确定原子的含量和排列。
本文将着重介绍穆斯堡尔谱仪在分析物质中Fe的应用。
穆斯堡尔谱仪是一种用于快速分析和跟踪物质中元素含量及其结构的仪器，最早由德国化学家穆斯堡尔发明。
穆斯堡尔利用X射线和电离室同时被激发，以确定物质结构的原理。
跟踪和分析的过程，物质被照射X射线，X射线穿过物质并发出光子，在电离室里被激发，激发出的光子随着X射线的波长离开物质，最终被检测器探测。
v实验可以在不同波长检测，从而确定物质中不同元素的含量和排列。
在分析物质中Fe的过程中，穆斯堡尔谱仪能够有效地跟踪物质中Fe的比例。
Fe作为一种重要的化学元素，具有独特的性质，能够在广泛的行业中发挥重要作用，例如在冶金、制药、燃料、精细化工等行业中。
因此，对Fe的分析是非常重要的，穆斯堡尔谱仪已经能够满足这一需求。
它可以快速准确地检测Fe的比例，大大节约了时间。
使用穆斯堡尔谱仪分析的过程中，样品只需要经过一种气相解析技术，如气相色谱。
然后，样品可以被穆斯堡尔谱仪进行分析，并可以在较短时间内准确定出物质中Fe的含量。
此外，穆斯堡尔谱仪还可以帮助研究人员更深入地理解物质。
它不仅可以准确地确定Fe的含量，还可以帮助研究人员确定物质中其他元素的排列。
结果可以帮助研究人员了解物质中各元素的排列，从而更深入地理解物质的性质及其在各行业的应用。
通过上述介绍，可以看出，穆斯堡尔谱仪是一种重要的仪器，特别适用于分析物质中Fe的含量。
它不仅可以准确地确定Fe的比例，而且还可以帮助研究人员确定物质中其他元素的排列，从而让人们更好地理解物质的性质。
因此，穆斯堡尔谱仪在物质结构的分析和研究中发挥着重要作用，为人们更深入地理解物质奠定了坚实的基础。
穆斯堡尔效应
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。
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
概述
Mössbauer谱学： 研究具有一定体积的原子核与周围环
境电或磁的相互作用。
原子核：具有电荷、电四极矩和磁偶极矩； 环 境：在核处形成的电荷分布、电场梯度
和磁场；
4
概述
该谱学的创建主要是Mössbauer的贡献， 不是由于实验方法和技术的逐渐改进和积 累而成的；
能量分辨率极高，且设备比较简单；
: 108 s
: 6.55108eV
ER 2M E2c2 : 1010eV
ER =
191Ir： E 129keV
ER
E2 2Mc2
:
0.046eV
: 1.41010s
: 9.2106eV E R ?
7
谱线的Doppler增宽：
由于发射或吸收时原子热运动所引起的多普勒效益， 使发射谱线和吸收谱线增宽。
大学物理实验 穆斯堡尔效应
物理实验教学中心 2006-12
1
Outlines
概述 实验原理 Mössbauer参数 实验装置 实验测量 数据处理
2
概述
1958年德国人R.L.Mössbauer首先在 实验中发现了Mössbauer效应——原 子核对射线的无反冲发射和共振吸 收，获1961年Nobel物理奖。
16
1、化学位移
由Mössbauer核电荷与核所在处电场 之间的静电作用引起的；
近物13穆斯堡尔效应
近代物理实验报告系别： 物理系 班号： 姓名：孙笑晨 学号：00004038 做实验日期： 年 月 日 教师评定： -------------------------------------------------------------------------------【实验题目】穆斯堡尔效应【实验目的】1、了解穆斯堡尔效应的基本原理2、了解穆斯堡尔谱仪的结构和基本的实验方法【实验器材】FT-602A 型X 光荧光分析探头 微机多道分析器 高压电源 MS-1型电磁驱动器及电源 通用示波器 57Co 放射源 α-Fe 和硝普酸钠薄膜样品 准直孔【实验原理】穆斯堡尔效应是一种原子核无反冲的γ射线共振吸收或共振散射现象。
由于核激发态有一定寿命，相应的跃迁谱线宽度很窄，而核发射的γ射线能量较大，造成核的反冲，所以即使考虑到热运动的多普勒展宽造成的发射谱线与吸收谱线的重叠，一般也无法观察到核共振吸收现象。
穆斯堡尔考虑把靶原子核镶嵌在晶格中，发射γ射线时带着整个晶体一起反冲，这样的反冲很小，有很大的概率观察到核共振吸收现象，这就是穆斯堡尔效应。
一、γ射线共振吸收 1、谱线的自然线宽核的激发态存在有限长的寿命τ，回到基态时发出的γ射线存在一定的线宽，谱线强度与光子频率ω之间有关，为：2021()1()4I ωωωτ∝-+即洛仑兹线性。
将E=hω/2π代入，22021()()4I E E E τ∝-+则当0/2E E τ-=±时I(E)强度下降为最大值的一半，这时曲线宽度为/τ，称为谱线的自然线宽Γ。
2、自由原子核的反冲由能量、动量守恒定律可知核反冲能量E R 为：222202212222R R p E E E Mu M Mc Mcγγ===≈ 即M 越大，反冲能量E R 越小。
如以57Fe 为例，E 0=14.4keV ，则有E R ≈2×10-3eV 比自然线宽大得多。
故对57Fe ，当谱线不存在其他展宽，发射与吸收谱线之间不存在任何重叠，所以不可能观察到γ射线的共振吸收现象。
穆斯堡尔谱研究坡缕石中铁的占位
穆斯堡尔谱研究坡缕石中铁的占位
穆斯堡尔谱研究坡缕石中铁的占位
通过穆斯堡尔谱,研究了江苏盱眙龙王山收集的富铁坡缕石的热分解过程与Fe原子占位,分析结果表明,在样品中Fe呈三价,占据层链中的M1位和M2位八面体,比例为3∶1.
作者：厉淑贞李真黄彦君伊琳夏元复LI Shuzhen LI Zhen HUANG Yanjun YI Lin XIA Yuanfu 作者单位：厉淑贞,黄彦君,夏元复,LI Shuzhen,HUANG Yanjun,XIA Yuanfu(南京大学物理系,南京,210093)
李真,伊琳,LI Zhen,YI Lin(南京大学地科系,南京,210093)
刊名：核技术ISTIC PKU英文刊名：NUCLEAR TECHNIQUES 年，卷(期)：2007 30(4) 分类号：O481.4 关键词：坡缕石穆斯堡尔谱铁的占位。
试验10穆斯堡尔谱学试验
实验12穆斯堡尔谱学实验实验目的1 . 了解穆斯堡尔效应和穆斯堡尔谱仪的基本原理。
2 . 掌握穆斯堡尔谱基本参数的测定方法。
实验内容1. 测a Fe 的穆斯堡尔谱。
根据a -Fe 穆斯堡尔谱内双峰半宽度估算穆斯堡尔谱仪的 测量精度。
2.测a Fe 2O 3的穆斯堡尔谱，计算 a -Fe 2O 3的同质异能移、四极分裂和内磁场。
原理(1)式中P n 为反冲动量，M 为原子核质量，A 为原子量，E o 为以keV 为单位的丫跃迁能量。
对 于57Fe 的14.4keV 能级，E R =1.95 M 0"3eV 。
反冲效应使 丫光子的发射谱向低能方向移动E R ,使吸收谱向高能量方向移动E R 。
这样发射谱和吸收谱就相差2E R 106 - ^-4.55 10^ eV)，所以气体或液体中的自由原子核是无法实现无反冲 共振吸收的。
穆斯堡尔发现，如果使发射和吸收 丫光子的原子核束缚在固体晶格中，反冲能量主要转化为晶格平均振动能 E vib 。
晶格振动能量的变化是声子能量 E 的整数倍，CLE 是爱因斯坦固体的特征振动频率。
当 E R ：：： ：E (~10经eV)时，在发射和吸收 丫光子的过程中，或许假如原子核A 衰变到原子核B 的激发态 B *，然后从激发态 B *退激到基态B 时，发射出丫光子。
当这一 丫光子遇到另一个同样的原子核B 时，就应被共振吸收。
但对于自由原子核要实 现上述共振吸收是很困难的，因为发射和吸收 丫光子的过程中，均由于原子核反冲而损失一部分 能量E RP n22M.E02MC 2=5.37 10*2 E °/A(eV)图1卩光子的发射和段收自曲M 于核辰3! F 光子时的反冲讯3 自由隙F 桟的岌射滑和段收谓(2)激发声子，或者不激发，其中不激发声子的几率f ，又叫无反冲分数。
由理论计算给出:f = exp(-k ::: x )当T<< 时其中k 是丫光子的波矢，<x 2>是原子振幅的均方值。
第九章 穆斯堡尔谱
4
第二节 穆斯堡尔谱仪
γ射线 射线 探测器 试样 放射源发射γ射线 放射源发射 射线—— 射线 经试样后被吸收体原子核吸收—— 经试样后被吸收体原子核吸收 探测器接收γ射线， 探测器接收 射线，并转化成电压脉冲 射线 信号，可反映试样吸收γ射线的情况 信号，可反映试样吸收 射线的情况
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1、原理示意图： 、原理示意图：
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（1）同质异能位移（化学位移） 是由穆斯堡尔核电荷与核所处的电场之间的静电 作用引起的谱带位移（ 作用引起的谱带位移（δ）。 ①穆斯堡尔原子在激发态和 基态时， 基态时，其原子核周围的电 荷密度不同， 荷密度不同，则可出现化学 位移，即与原子核周围的电 位移， 配置情况有关， 子配置情况有关， 通过δ可以了解原子的价 通过 可以了解原子的价 态和化学键的重要信息。 态和化学键的重要信息。
穆斯堡尔谱分析的特点
分辨率高，灵敏度高，抗干扰能力强， 分辨率高，灵敏度高，抗干扰能力强，所研究的对象 可以是导体、半导体或绝缘体，试样可以是晶体、 可以是导体、半导体或绝缘体，试样可以是晶体、非 晶体，可以是粉未、超细小颗粒，范围非常广。 晶体，可以是粉未、超细小颗粒，范围非常广。 利用穆斯堡尔谱可方便地研究原子核与其周围环境间 的超精细相互作用， 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,为物质微观结构的分析提供重要 理和化学环境的信息 为物质微观结构的分析提供重要 的信息。 的信息。 不足之处是：只有有限数量的核有穆斯堡尔效应， 不足之处是：只有有限数量的核有穆斯堡尔效应，目 57Fe和 前只有57Fe 119Sn等少数的穆斯堡尔核得到了充分的 前只有57Fe和119Sn等少数的穆斯堡尔核得到了充分的 应用。 应用。
产生的穆斯堡尔谱
wangjb穆斯堡尔谱仪实验报告20051
穆斯堡尔效应实验实验目的：1. 学习并掌握穆斯堡尔效应的原理；2. 了解、熟悉穆斯堡尔谱仪的结构和工作原理；3. 了解并掌握通过测量穆斯堡尔谱获取物质超精细参数的方法。
一、穆斯堡尔效应背景介绍：穆斯堡尔效应是γ射线对原子核的无反冲共振发射和吸收现象。
1957年德国青年物理学家穆斯堡尔首先发现了这一现象，并因此而命名，为此他获得了1961年诺贝尔奖，而且这个实验被称为“二十世纪物理学的里程碑实验”。
穆斯堡尔效应具有极高的能量分辨率，达到激发态能级的自然宽度，即10-9eV 的量级，能够反映原子核与核外环境间超精细相互作用造成的能量细微变化，能量选择性非常好，而且它的实验设备相对简单，这使它迅速形成一门交叉学科——穆斯堡尔谱学。
现在，穆斯堡尔效应已在物理、化学、材料、生物、地质矿物、冶金、考古等学科领域得到广泛的应用，而且研究领域还在不断拓宽，尤其在材料物理和固体物理研究中，架起了原子核物理与凝聚态物理间的一座桥梁，成为核固体物理学中重要的一部分。
在基础研究方面，曾经利用穆斯堡尔谱学方法测量光子从放射源到达吸收体时由于重力势能的增加所造成的光子引力红移，以及在实验上验证爱因斯坦的质能等效原理，这些都是一些典型的例子。
目前已观察到100多种同位素具有穆斯堡尔效应，而可利用的穆斯堡尔跃迁已达到130多个。
室温下能观察到效应的只有57Fe 、83Kr 、119Sn 、149Sm 、151Eu 、161Dy 、169Tm 、和181Ta 等十余个同位素，而大多数穆斯堡尔核素只有在低温下才能观察到效应，其中使用最广泛的是57Fe 的14.4keV 跃迁（57Fe 原子核从I=3/2激发态到I=1/2基态的跃迁）和119Sn 的23.8keV 跃迁。
本实验采用的是57Fe 的14.4keV 跃迁。
二、穆斯堡尔效应原理：1. γ射线的产生与谱线的自然线宽γ射线是波长极短的电磁波。
和原子类似，原子核也可以处与不同的能量状态，即我们常说的能级。
担载铕催化剂氢还原的穆斯堡尔谱研究
《爱什么颜色》提高练习一、文本阅读。
阅读下面的文字，完成1～5题。
我爱火红的颜色，因为——朝阳是火红的，枫叶是火红的，我是一个少先队员，我们的队旗，我的心，也是火红的。
1.在括号中填上合适的词语。
（）的颜色（）的朝阳（）的枫叶（）的少先队员2.这一小节诗歌是围绕的颜色来写的，“我”喜爱它的原因是、、、都是这种颜色。
3.“我的心，也是火红的。
”这句话要表达的意思是（）。
A.“我”的心脏是红色的。
B.“我”的脾气是暴躁的，容易发怒。
C.作为一名少先队员，“我”是有理想的，是积极向上的。
4.这一小节作者通过对生活的描述表达了5.仿照诗歌片段再写一节。
我爱的颜色，因为——，，，。
二、类文阅读。
阅读下面的文字，完成6～10题。
生命的颜色①生命是什么颜色的？②哥伦布说：是蓝色，我的一生都与大海为伴。
蓝色，是包容，是博大。
③袁隆平说：是绿色，五十个春秋，我躬耕于陇亩。
绿色，是奉献，是希望。
④南丁格尔说：是白色，我披着一袭白衣呵护生命。
白色，是关爱，是责任。
⑤海伦·凯勒说：是黑色，我在黑暗中勇敢地生活。
黑色，是不屈，是奋发。
⑥列宁说：是红色，我的一生都在为人类的解放事业而奋斗。
红色，是战斗，是理想。
⑦其实，每一个人对色彩都有自己不同的见解，每一个人也都有自己的色彩。
从出生那一刻起，我们就开始为生命涂色。
大自然五彩缤纷，蓝天白云，青山绿水，人生当然也是绚丽多彩的。
⑧给你一张白纸，你会涂上什么色彩？给你一次生命，你会选择什么色彩？⑨七彩世界，每一种色彩都是不可或缺的。
多彩生命，也需要多彩的生活形态。
⑩如果你喜欢雪一样的圣洁，那就给生命涂上白色吧；如果你喜欢火一样的热情，那就给生命涂上红色吧；如果你喜欢松一样的苍翠，那你就不如给生命涂上绿色；如果你对稻香情有独钟，你就给生命抹上金色……6.从文中找出下列词语的近义词。
五彩缤纷——（）奋斗——（）7.用“”画出文中的一个排比句。
8.“从出生那一刻起，我们就开始为生命涂色。
铁穆斯堡尔光谱鉴定
铁穆斯堡尔光谱鉴定
铁穆斯堡尔光谱鉴定（Mössbauer spectroscopy）是一种用于研究原
子核物理和固体物理的先进技术。
一、背景介绍
铁穆斯堡尔光谱是利用穆斯堡尔效应来研究物质的结构和性质的一种
技术。
穆斯堡尔效应是由于原子核在自由状态下具有能量差，而在晶
体结构中排列有序后，能级间距变窄，因此存在原子核激发态的超精
细分裂。
穆斯堡尔效应成为利用固体晶体结构的超精细分裂来研究凝
聚态物理和化学现象的理想工具。
二、原理及检测方法
铁穆斯堡尔光谱鉴定主要利用了同位素之间核不稳定的特点，即核自
发衰变产生了高能电子并释放伽马射线。
然后，这些伽马射线会与样
品进行相互作用，从而导致穆斯堡尔效应的产生。
三、应用领域
铁穆斯堡尔光谱鉴定广泛应用于材料科学、化学、天文学等领域的研
究中。
它可以提供有关原子核和电子轨道之间相互作用的价值信息，
从而揭示物质的电子、孪生效应、化学反应和物理结构等方面的信息。
四、优点和局限性
铁穆斯堡尔光谱鉴定具有很高的分辨率和灵敏度，因此可以分析分子
结构中的细节，并且与其他技术（如晶体学和核磁共振）结合使用，
可以提供更加完整的分析结果。
然而，该技术仍然有一些限制，例如样品必须具有同位素且硬度较高，针对软样品或非光谱检测，必须在光谱检测器和样品之间放置几米远的间隔。
除此以外，该技术的设备较为昂贵，分析周期较长，需要有专业的技术人员进行操作和维护。
铁穆斯堡尔光谱鉴定将会是未来更深入和精确研究各种复杂物质结构的重要工具之一。
穆斯堡尔谱
（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
穆斯堡尔谱图：
穆斯堡尔谱图横坐标为放射源的运动速度，单位为 mm/s； 纵坐标为吸收率（或者透射率），为电压脉 冲信号经放大、分析而记录出来。
内容概要：
一、穆斯堡尔谱的原理和获得的信息 二、穆斯堡尔谱研究对象 三、穆斯堡尔谱的特点 四、穆斯堡尔仪器大致结构 五、制样要求 六、应用举例
一、穆斯堡尔谱的原理和获得的信息
（一）原理
1、 多普勒效应: 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：
（二）穆斯堡尔谱得到如下信息：
1、同质异能位移（化学位移） 是由穆斯堡尔核电荷与核所处的电场之间的静电作用引起的谱带 位移（δ）。 通过δ可以了解原子的价态和化学键的重要信息。
2、四极矩分裂 与原子核的对称性有关
3、磁超精细分裂 在原子核处常常存在有核外电子形成的磁场H，可使核能级进 一步分裂，又叫核塞曼效应。 表现在谱图上为出现多个穆斯堡尔谱带
2、利用穆斯堡尔谱可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,为物质微观结构的分析提供重要的信息。
3、不足之处是：只有有限数量的核有穆斯堡尔效应，目前只有57Fe 和119Sn等少数的穆斯堡尔核得到了充分的应用。
四、仪器的大致结构
五、制样要求
ΔE=VE/C ΔE-射线能量的变化 E-射线能量 V-速度
2、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
穆斯堡尔效应
穆斯堡尔效应1958年，德国年轻的物理学家穆斯堡尔（R. L. Mössbauer ）首先在实验上实现了原子核辐射无反冲共振吸收，这一现象后来被命名为穆斯堡尔效应。
该效应一经发现就迅速地在物理学、化学、冶金、生物学和地质学等方面得到广泛的应用，特别是近年来在一些新兴科学如材料科学、表面科学等领域中也开始了应用的前景。
之所以有如此广泛的应用，是由于穆斯堡尔效应具有高达10-13的能量分辨率，同时可以探查原子核周围环境的微小变化信息，构成了极灵敏的微观探针，它是研究物质结构的有力工具。
由于这一发现，穆斯堡尔荣获1961年诺贝尔物理学家。
一 实验目的1． 了解穆斯堡尔效应的基本原理、穆斯堡尔谱仪的结构及实验方法。
2． 通过一些典型的吸收体的穆斯堡尔谱的测量和半定量分析，达到对穆斯堡尔参数有初步了解。
二 实验原理1．穆斯堡尔效应穆斯堡尔效应是一种原子核无反冲的γ射线共振吸收或共振散射现象，它的主要特点是具有极高的能量分辨本领（对57Fe 为10-12，对67Zn 为10-15），已广泛地应用于物理学、化学、生物学、地质学、矿物学、考古学等领域，成为一门相当成熟的穆斯堡尔谱学。
最常用的穆斯堡尔核素是57Fe 和119Sn 。
共振吸收是自然界的一种普遍现象。
例如钠灯中一束黄光（即Na-D 线）通过充满钠蒸汽的透明玻璃容器时，由于共振而产生强烈吸收，这就是人们熟知的原子共振吸收现象。
原子核从激发态跃迁到基态时，伴随发出γ射线。
这一γ射线可能在相反的过程中被另一同类的核所吸收，使后者从基态跃迁到激发态。
这个被激发的原子核随后还会发射γ射线，或者是以发射内转换电子和X 射线的方式消激（图1）。
图1 γ 射线共振吸收示意图但是，对于自由原子核（例如处于气体状态的γ放射源）就得不到这样的共振吸收现象。
因为自由原子核发射或吸收λ光子时，它受到反冲。
根据能量守恒动量和动量守恒定律，可得出反冲能量R E 为222Mc E E R = （1）式中，g e E E E −=，即是核在激发态和基态之间能量差，M 是原子核质量，c 是光速。
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穆斯堡尔谱分析实验
实验目的：
1、了解穆斯堡尔普分析原理
2、了解辐射安全防护知识
3、能够地定性说明谱线变化
4、能够独立制作粉末样品
实验原理：
穆斯堡尔效应是一种无反冲的γ射线的共振吸收或共振散射效应。
当穆斯堡尔放射源在振子中获得多普勒速度补偿时，它就有可能和吸收体（样品）产生共振吸收。
在共振吸收时，探测器探测到的γ射线强度明显下降，从而可得到样品的共振吸收谱线。
如典型的α-Fe样品谱线共有六个峰，对应于不同的速度值，即不同的补偿能量值。
通用接口送出步进信号给函数产生器。
函数产生器将此序列脉冲分频，获得对称的方波信号，经积分后得到三角波信号，并作为基准信号被送入功率放大器。
同时，对应于三角波的谷点输出正同步信号给通用接口。
振动子处拾波线圈感应的信号也加入到功率放大器，功率放大器放大基准信号和感应信号的差值，将其送入到振动子的驱动线圈上。
在电磁力和弹性力共同作用下，使振动子的连杆系统往返运动。
由于放射源是装在连杆系统上，从而可获得多普勒速度补偿。
探测器探测到未被吸收体吸收的γ射线，经过光电转换后得到负脉冲信号，并经放大器放大后送入模数变换器，再通过高压，放大器和模数变换器的上、下阈调节，选择出对应于第一激发态能量的信号。
所选择的信号通过通用接口，在软件控制下送入到计算机内，显示谱曲线，并进行分析。
改变加到驱动线圈上的信号，从而改变放射源的运动速度，可得到不同速度的共振吸收谱。
普通穆斯堡尔系统的主要构成：
典型的等加速穆斯堡尔谱仪由电磁震动器、波形发生器、负反馈放大器、伽玛射线探测和记录系统组成。
Fast mossbouer 系统的主要构成和原理示意图：
•PC-based Mossbauer Systems Includes
PC 控制Mossbauer 测量系统包括
•MA-250A Mossbauer Velocity Transducer 速度变换器
•MR-351A Mossbauer Control/Function Generator
控制功能发生器
•MCA-3 Multichannel Data Processor/dual MCS MCDWIN Software 多通道数据处理软件
•NHQ-103M HV3kV, up/down ramp 4mA, Digital Display, Volt/Current limit, RS232C高压电源
•PAS-2 Prop. Counter Preamp/AMP/TSCA 正比计数前置放大
•DS7030 200 Watts, 6 Voltages, OVP 电源
•Opt-1 Sourceholder and Source Shield 放射源架及屏蔽体
•Opt-3 Set of Cables-BNC/LEMO, BNC, MHV SHV,and BNC-,LEMO T-Conn.
电缆接头
•MB-100 Mossbauer Bench 100cm 支架
•PC-MOSII Extended Mossbauer Analysis Program 谱分析软件
•45431 Prop. Counter 1 at Kr 正比计数器
• CM7070 8k ADC 100MHz, SCA Output for Moss. 模数转换器
实验步骤介绍
样品制备
1）将Fe-C粉末与胶质混合后压延为薄片。
2）不锈钢板，经线切割切成薄片减薄成试样。
速度定标
使用57Co放射源与α-Fe做为标准样品，得到α-Fe标样六个吸收峰，最外两峰的速度差为10.627mm/s。
测量样品的穆斯堡尔谱过程。
七、思考题
1、尝试说明以下几种谱线的区别。
aFe标样
2说明x射线与穆谱对试样要求的区别。