Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

 

 

 

 

 

 

 

 

Яндекс.Метрика

Рейтинг@Mail.ru

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

МЁССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
В. Ф. МАСТЕРОВ

 

КВАДРУПОЛЬНОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ

 

В кристаллической решетке твердого тела каждый атом находится в окружении ближайших соседей. В бинарных и более сложных соединениях атом металла, например, окружен и химически связан с несколькими атомами неметалла. Рассмотрим для простоты ионный кристалл, в котором будем предполагать химическую связь, имеющую чисто электростатическую природу, то есть атом металла отдает валентные электроны (или часть их) неметаллическому атому. В результате атом металла превращается в положительный ион (катион), а атом неметалла — в отрицательный ион (анион). Таким образом, ядро металлического атома оказывается в электрическом поле, создаваемом отрицательно заряженными анионами. Это поле называется кристаллическим.

Выше мы рассматривали высокосимметричный кубический кристалл. Если же мёссбауэровское ядро находится в кристаллическом поле, симметрия которого ниже кубической, то электрическое поле на ядре неоднородно. При этом энергетический уровень ядра, имеющего собственный механический момент (спин) больше (1/2)ћ, расщепляется, то есть появляются несколько энергетических уровней, число которых определяется значением спина ядра. Причиной расщепления является взаимодействие электрического квадрупольного момента ядра с неоднородным кристаллическим полем, неоднородность которого характеризуется так называемым градиентом электрического поля (ГЭП). В свою очередь, электрический квадрупольный момент существует только у ядер, спин которых I>1/2. В частности, у изотопов 57Fe и 119Sn спин основного состояния равен 1/2 и возбужденного 3/2. В неоднородном электрическом поле энергетический уровень основного состояния остается нерасщепленным, а возбужденного расщепляется на два, как показано на рис. 5. В результате мёссбауэровский спектр содержит две линии (рис. 5), расстояние между которыми определяется энергией квадрупольного взаимодействия.

Рис. 5. Квадрупольное расщепление в мёссбауэровском спектре и схема ядерных переходов. Излучатель Ca119mSnO3, поглотитель 119SnSРис. 5. Квадрупольное расщепление в мёссбауэровском спектре и схема ядерных переходов. Излучатель Ca119mSnO3, поглотитель 119SnSРис. 5. Квадрупольное расщепление в мёссбауэровском спектре и схема ядерных переходов. Излучатель Ca119mSnO3, поглотитель 119SnS

На самом деле существуют два источника ГЭП: заряды окружающих ядро ионов (кристаллический ГЭП) и несферическое распределение в пространстве валентных электронов атома или иона (валентный ГЭП). Окружающие мёссбауэровский атом ионы вносят вклад в ГЭП только в том случае, если симметрия окружения ниже кубической, а валентные электроны самого мёссбауэровского атома или иона — если их распределение отлично от сферического (в частности, полностью или наполовину заполненные электронные оболочки не дают вклада в ГЭП). Если структура металла известна, а заряды ионов окружения принять точечными, то значение ГЭП в месте расположения мёссбауэровского ядра можно получить из прямых расчетов электростатического поля. Однако это не будет истинное значение ГЭП в месте расположения ядра. Дело в том, что неоднородное кристаллическое поле деформирует электронные оболочки мёссбауэровского атома (иона), что приводит к появлению дополнительного ГЭП от собственного атома, обычно усиливающего ГЭП, создаваемый внешними зарядами. Это явление называется антиэкранированием, оно может быть проанализировано количественно.

Валентный ГЭП в большинстве случаев превышает ГЭП от внешних зарядов, что обусловлено малыми расстояниями от валентных электронов до ядра по сравнению с расстояниями от ядра до ионов окружения. Эта часть градиента электрического поля также изменяется за счет экранирования или антиэкранирования внутренних оболочек мёссбауэровского атома.

Таким образом, квадрупольное расщепление мёссбауэровских спектров позволяет получить информацию о симметрии окружения мёссбауэровского атома.

 

МАГНИТНОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ МЁССБАУЭРОВСКИХ СПЕКТРОВ

 

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

Политика cookie

Этот сайт использует файлы cookie для хранения данных на вашем компьютере.

Вы согласны?