穆斯堡尔谱解读
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穆斯堡尔效应：原子核对γ射线的无反冲发射与 共振吸收
穆斯堡尔谱：γ射线被无反冲共振吸收后的强度 随能量的变化
穆斯堡尔谱学：利用穆斯堡尔效应通过原子核与 核外环境的超精细相互作用来对物质作微观结构 分析的学科
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2.穆斯堡尔波谱的应用
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24
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1．相分析和相变
从穆 斯堡尔谱中得到的超精细相互作用参数随温度的 变化，随外加磁场的变化随压力的变化等，可以用来 研究相变也可以鉴定固体中的物相，并可发现新相。 此外还可以确定居里温度和奈耳温度。
1
第1节 穆斯堡尔谱概述
第2节 穆斯堡尔谱的应用
第3节 穆斯堡尔谱仪
第4节 穆斯堡尔效应
第5节 穆斯堡尔谱学
γ
第6节 穆斯堡尔谱分析
第7节 总结与展望
γ
2
1.穆斯堡尔谱概述
3
一、穆斯堡尔效应的发现
1956年,27岁的德国学者穆斯堡尔研究γ 射线共振吸 收问题,他在总结、吸收前人的研究基础上指出:将发 射和吸收γ光子的原子核置于晶格束缚之中,当发射和 吸收γ光子时,由所在晶格来承担全部反冲,而原子核 本身不受反冲的影响.这时所观察到的就是无反冲共振 吸收.所以把这种原子核无反冲发射和共振吸收γ射线 的现象称为穆斯堡尔效应.
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3．表面和界面的磁性研究
利用穆斯堡尔谱学对过渡金属表面和界面的磁性研究 作出了重要贡献 。 穆斯堡尔谱学也是研究钢铁腐蚀 的有效手段之一，利用背散射方法可做表面测量并在 2O～3000A范围内对不同深度进行选择分析 。它已发 展成为一种能定性和定量分析的方法 。
29百度文库
4．晶格缺陷和位错
利用穆斯堡尔谱学研究固体和液体中的扩散 ，从谱线 的宽度和形状能给出原子徒动 的信息 。 与离子注入 结合起来可以研究注入过程的微观特点及注入杂质近 邻的电子结构。 而晶格缺 陷 、位错 、表 面原子和体 内原子的差异都可以从化学移位中反 映出来 。
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3、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Fe和Sn等少的穆斯堡尔核得 到了充分的应用。
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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。
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5．非晶态、储氢、液晶和半导体材料等方面的研究
穆斯堡尔谱学可对某些新材料进行研究。 例如 ：对 非晶态材料的研究可以了解非晶态金属的原子排 列 、 磁结构和自旋取向等信 息 ；对于储氢材料 三元氢化 物的研究 ，可以了解氢 的化学状态及其所在位置 ， 相的形 成 ，吸氢后对 晶体的电性与磁性的影响及吸 氢机理等
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1、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 以是晶体或非晶体态的体材料、薄膜或固体的表 层，也可以是粉末、超细小颗粒，甚至是冷冻的 溶液，范围之广是少见的。
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。
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利用穆斯堡尔谱学研究在不锈钢 中奥氏体相变过程 。
奥氏体相变的穆斯堡尔谱
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2．确定磁有序温度和类型
从超精细场与温度的变化 ，能确定磁有序温度 。 对多晶材料加 一外 场 ，观察跃迁强度的变化能研 究磁耦合的一 些性质 ，即铁磁眭、亚铁磁性或反 铁磁性等等 。 在磁有序材料中用相对吸收线强度 与角度的关系可以确定自旋方向。
4
1958年，德国人穆斯堡尔(R.L. Mossbaure)在致力 于有关原子核γ射线共振吸收的研究时，发现了穆斯 堡尔效应。
1961年，穆斯堡 尔由于发现穆斯堡 尔效应分享到了诺 贝尔物理学奖。
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知识回顾~
（1）原子核能级：原子核具有能级结构，处 于不同状态的原子核具有不同的能量。
（2）原子核衰变：处于激发态的原子核可以 通过释放能量回落到基态，其能量释放是以 发射 γ光子的形式完成，称为 γ衰变。
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（3）原子核的共振吸收：原子核（发射体）发射出的 γ光子，在通过处于基态的同种元素原子核（吸收体） 时，将被原子核吸收，其能量可跃迁到激发态，为原 子核的共振吸收。
（4）原子核的反冲：原子核在发射或吸收γ光子时，核将 受到一个相反方向的反冲，自身要产生反冲作用。
（5）核反冲作用的消除：将发射体和吸收体都冷却到液态 空气温度（约88K），使原子核由于键合作用被牢牢固定 在点阵晶格上，反冲动能趋向于零。无反冲核γ发射和共 振吸收，可使穆斯堡尔效应大大增强。
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如今穆斯堡尔谱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。
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四、穆斯堡尔谱分析的特点
由于吸收体物质中化学组成或晶体结构不同，吸收 的光子能量会有细微变化。
穆斯堡尔谱分析即是应用穆斯保尔效应研究分子中 原子的价态、晶体结构、化学键的离子性、配位数 等变化而引起的核能级的变化
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穆斯堡尔效应是原子核对γ射线的无 反冲共振 吸收现象.此效应自1957年发现以来,激起的研 究热情至今不衰,它不仅在理论上具有深刻的 意义,又有着广泛的应用价值.被公认为是20世 纪物理学实验的里程碑之一
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三、穆斯堡尔谱的应用
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。
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（6）原子的放射性
8
（7）光电效应
9
（8）康普顿效应
10
（9）电子对效应
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二、穆斯堡尔效应
无反冲原子核的γ发射和其共振吸收现象。即 处于激发态的原子核发射出的γ光子，被另一个 处于基态的同种元素原子核所吸收，而跃迁到激 发态的现象。
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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
穆斯堡尔效应：原子核对γ射线的无反冲发射与 共振吸收
穆斯堡尔谱：γ射线被无反冲共振吸收后的强度 随能量的变化
穆斯堡尔谱学：利用穆斯堡尔效应通过原子核与 核外环境的超精细相互作用来对物质作微观结构 分析的学科
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2.穆斯堡尔波谱的应用
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1．相分析和相变
从穆 斯堡尔谱中得到的超精细相互作用参数随温度的 变化，随外加磁场的变化随压力的变化等，可以用来 研究相变也可以鉴定固体中的物相，并可发现新相。 此外还可以确定居里温度和奈耳温度。
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第1节 穆斯堡尔谱概述
第2节 穆斯堡尔谱的应用
第3节 穆斯堡尔谱仪
第4节 穆斯堡尔效应
第5节 穆斯堡尔谱学
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第6节 穆斯堡尔谱分析
第7节 总结与展望
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1.穆斯堡尔谱概述
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一、穆斯堡尔效应的发现
1956年,27岁的德国学者穆斯堡尔研究γ 射线共振吸 收问题,他在总结、吸收前人的研究基础上指出:将发 射和吸收γ光子的原子核置于晶格束缚之中,当发射和 吸收γ光子时,由所在晶格来承担全部反冲,而原子核 本身不受反冲的影响.这时所观察到的就是无反冲共振 吸收.所以把这种原子核无反冲发射和共振吸收γ射线 的现象称为穆斯堡尔效应.
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3．表面和界面的磁性研究
利用穆斯堡尔谱学对过渡金属表面和界面的磁性研究 作出了重要贡献 。 穆斯堡尔谱学也是研究钢铁腐蚀 的有效手段之一，利用背散射方法可做表面测量并在 2O～3000A范围内对不同深度进行选择分析 。它已发 展成为一种能定性和定量分析的方法 。
29百度文库
4．晶格缺陷和位错
利用穆斯堡尔谱学研究固体和液体中的扩散 ，从谱线 的宽度和形状能给出原子徒动 的信息 。 与离子注入 结合起来可以研究注入过程的微观特点及注入杂质近 邻的电子结构。 而晶格缺 陷 、位错 、表 面原子和体 内原子的差异都可以从化学移位中反 映出来 。
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3、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Fe和Sn等少的穆斯堡尔核得 到了充分的应用。
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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。
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5．非晶态、储氢、液晶和半导体材料等方面的研究
穆斯堡尔谱学可对某些新材料进行研究。 例如 ：对 非晶态材料的研究可以了解非晶态金属的原子排 列 、 磁结构和自旋取向等信 息 ；对于储氢材料 三元氢化 物的研究 ，可以了解氢 的化学状态及其所在位置 ， 相的形 成 ，吸氢后对 晶体的电性与磁性的影响及吸 氢机理等
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1、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 以是晶体或非晶体态的体材料、薄膜或固体的表 层，也可以是粉末、超细小颗粒，甚至是冷冻的 溶液，范围之广是少见的。
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。
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利用穆斯堡尔谱学研究在不锈钢 中奥氏体相变过程 。
奥氏体相变的穆斯堡尔谱
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2．确定磁有序温度和类型
从超精细场与温度的变化 ，能确定磁有序温度 。 对多晶材料加 一外 场 ，观察跃迁强度的变化能研 究磁耦合的一 些性质 ，即铁磁眭、亚铁磁性或反 铁磁性等等 。 在磁有序材料中用相对吸收线强度 与角度的关系可以确定自旋方向。
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1958年，德国人穆斯堡尔(R.L. Mossbaure)在致力 于有关原子核γ射线共振吸收的研究时，发现了穆斯 堡尔效应。
1961年，穆斯堡 尔由于发现穆斯堡 尔效应分享到了诺 贝尔物理学奖。
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知识回顾~
（1）原子核能级：原子核具有能级结构，处 于不同状态的原子核具有不同的能量。
（2）原子核衰变：处于激发态的原子核可以 通过释放能量回落到基态，其能量释放是以 发射 γ光子的形式完成，称为 γ衰变。
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（3）原子核的共振吸收：原子核（发射体）发射出的 γ光子，在通过处于基态的同种元素原子核（吸收体） 时，将被原子核吸收，其能量可跃迁到激发态，为原 子核的共振吸收。
（4）原子核的反冲：原子核在发射或吸收γ光子时，核将 受到一个相反方向的反冲，自身要产生反冲作用。
（5）核反冲作用的消除：将发射体和吸收体都冷却到液态 空气温度（约88K），使原子核由于键合作用被牢牢固定 在点阵晶格上，反冲动能趋向于零。无反冲核γ发射和共 振吸收，可使穆斯堡尔效应大大增强。
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如今穆斯堡尔谱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。
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四、穆斯堡尔谱分析的特点
由于吸收体物质中化学组成或晶体结构不同，吸收 的光子能量会有细微变化。
穆斯堡尔谱分析即是应用穆斯保尔效应研究分子中 原子的价态、晶体结构、化学键的离子性、配位数 等变化而引起的核能级的变化
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穆斯堡尔效应是原子核对γ射线的无 反冲共振 吸收现象.此效应自1957年发现以来,激起的研 究热情至今不衰,它不仅在理论上具有深刻的 意义,又有着广泛的应用价值.被公认为是20世 纪物理学实验的里程碑之一
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三、穆斯堡尔谱的应用
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。
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（6）原子的放射性
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（7）光电效应
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（8）康普顿效应
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（9）电子对效应
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二、穆斯堡尔效应
无反冲原子核的γ发射和其共振吸收现象。即 处于激发态的原子核发射出的γ光子，被另一个 处于基态的同种元素原子核所吸收，而跃迁到激 发态的现象。
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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