Соросовский образовательный журнал, 1998, №8, 82-87 стр.

МЁССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
В. Ф. МАСТЕРОВ

КОЭФФИЦИЕНТ МЁССБАУЭРА

Выше мы рассматривали ядра, жестко закрепленные в твердом теле, и указали, что только в этом случае реализуется резонансное поглощение поглотителем гамма-квантов, испускаемых излучателем. Если же ядро свободно, то излучение гамма-кванта сопровождается появлением энергии отдачи ядра

E_R = E₀² /(2 · М · с²) ,

где М — масса ядра. В этом случае гамма-квант имеет энергию, отличную от энергии изомерного перехода на величину Е_R:

ћω = E₀ - E_R

Обычно энергия отдачи равна приблизительно 10^-2 эВ, но этого достаточно для того, чтобы резонансное поглощение исчезло. Поэтому эффект Мёссбауэра и наблюдается только в твердых телах.

В реальном твердом теле атомные ядра при конечных температурах (выше абсолютного нуля) совершают тепловое колебательное движение относительно некоторого равновесного положения. Поэтому более адекватной является модель твердого тела, согласно которой кристалл представляет собой совокупность жестко закрепленных осцилляторов, энергия колебательного движения каждого из которых может быть записана в виде

Е= ћω (n + 1/2),

где ћ = h/(2π, ω— частота колебаний, n = 0, 1,2, ...

Увеличение (уменьшение) n на единицу рассматривается как исчезновение (появление) фонона — кванта тепловых колебаний кристаллической решетки. В связи с этим наряду с безотдачным испусканием (поглощением) гамма-квантов в твердом теле будут излучаться и гамма-кванты, энергия которых отличается от энергии изомерного перехода на ± ћω, ±2 ћω и т.д. Чем выше температура тела, тем больше в нем фононов. Следовательно, с повышением температуры число безотдачных гамма-квантов уменьшается. Вероятность испускания ƒ (поглощения ƒ' ) гамма-квантов без отдачи и называется коэффициентом Мёссбауэра. Этот коэффициент всегда меньше единицы, поэтому даже при неподвижном излучателе при измерениях мёссбауэровских спектров скорость счета детектора будет отлична от нуля (детектор регистрирует гамма-кванты, испускаемые с отдачей и прошедшие через поглотитель). Очевидно, что чем выше температура, тем меньше коэффициент Мёссбауэра.

ИЗОМЕРНЫЙ СДВИГ

Данная публикация подготовлена по материалам статьи - Мастеров В. Ф. Мёссбауэровская спектроскопия // Соросовский образовательный журнал, 1998, №8, 82-87 стр.