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

МЁССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
В. Ф. МАСТЕРОВ

ШИРИНА СПЕКТРАЛЬНОЙ ЛИНИИ

Естественная ширина линий испускаемых излучателем гамма-квантов определяется соотношением

Г = h / τ ,            (1)

где h — постоянная Планка, τ — время жизни короткоживущего изотопа в возбужденном состоянии.

Будем считать для простоты, что мёссбауэровские атомы жестко закреплены в кристалле, имеющем высокосимметричную кубическую кристаллическую решетку, а излучатель и поглотитель имеют одинаковую химическую формулу, например CaSnO₃. Если излучатель и поглотитель неподвижны один относительно другого, то, как отмечалось выше, в поглотителе реализуется условие резонансного поглощения гамма-квантов, испускаемых излучателем. Если же излучатель движется со скоростью ±V то энергия испускаемых излучателем гамма-квантов за счет эффекта Доплера будет меняться в пределах

ΔE = ±E₀ · (V/c) ,

где Е₀ — разность энергий между возбужденным и основным состояниями мёссбауэровского ядра (энергия изомерного перехода); с — скорость света. Следовательно, часть гамма-квантов, испускаемых излучателем, энергия которых отличается от Е_а, будет свободно проходить через поглотитель. Зависимость скорости счета N детектора от скорости движения источника V и называется мёссбауэровским спектром. Типичный вид этого спектра приведен на рис. 3.

Рис. 3. Мёссбауэровский спектр (а) и схема ядерных переходов (б) в излучателе (1) и поглотителе (2). Излучатель Ca119mSnO3, поглотитель –Ca119SnO3

Рис. 3. Мёссбауэровский спектр (а) и схема ядерных переходов (б) в излучателе (1) и поглотителе (2). Излучатель Ca^119mSnO₃, поглотитель – Ca¹¹⁹SnO₃

Ширина экспериментального спектра, определяемая на полувысоте линии,

Г_эксп = 2 · Г ,

то есть экспериментальный спектр должен иметь ширину, равную удвоенной естественной ширине спектральной линии. Это связано с тем, что форма линии мёссбауэровского спектра является результатом наложения линий излучателя и поглотителя.

КОЭФФИЦИЕНТ МЁССБАУЭРА

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