2004/12/24

Phổ Mossbauer

Dạ Trạch

Phổ Mossbauer là một công cụ rất quan trọng dùng để nghiên cứu tính chất hóa học, vật lí, và sự phục thuộc vào thời gian của các tính chất của các vật liệu. Kỹ thuật này dựa trên một hiệu ứng do Mossbauer tìm ra vào năm 1957 và ông được giải Nobel về khám phá này năm 1961.

Hạt nhân của nguyên tử có thể ở các trạng thái với mức năng lượng khác nhau. Bằng việc hấp thụ hay phát xạ tia gamma (sóng điện từ có năng lượng rất cao) hạt nhân có thể thay đổi các trạng thái năng lượng đó. Vì hạt nhân trong vật liệu có các tương tác điện từ với môi trường xung quanh nên sự dịch chuyển các mức năng lượng liên quan chặt chẽ đến tương tác với môi trường. Do đó, nếu ta đo được dịch chuyển năng lượng, ta có thể biết thông tin hóa, lí của vật liệu. Tuy nhiên có hai khó khăn trong việc xác định các thông tin đó là tương tác siêu tinh tế (hyperfine) giữa hạt nhân với môi trường xung quanh rất nhỏ và sự giật lùi của hạt nhân khi hấp thụ hoặc phát xạ tia gamma.

Hãy xem xét một hạt nhân tự do, khi hấp thụ hoặc phát xạ tia gamma, hạt nhân này sẽ bị giật lùi để bảo toàn mô men động lượng, điều này giống như khi ta bắn một viên đạn, khẩu súng sẽ bị giật về phía sau, khẩu súng càng lớn thì sự giật lùi càng nhỏ và ngược lại. Mossbauer đã khám phá ra rằng, nếu hạt nhân ở trong chất rắn thì khối lượng hiệu dụng của nó rất lớn. Nếu năng lượng tia gamma đủ nhỏ thì sự giật lùi của hạt nhân sẽ thấp bằng năng lượng để tạo ra các dao động mạng trong chất rắn (phonon), và do đó, toàn bộ hệ sẽ bị giật lùi, điều này làm cho năng lượng giật gần như bằng không. Và hạt nhân trong chất rắn sẽ hấp thụ và phát xạ tia gamma có năng lượng bằng nhau, ta có cộng hưởng. Trong hiệu ứng Mossbauer, nguồn phát tia gamma là một nguồn phóng xạ, thường dùng là đồng vị 57Fe hoặc 57Co. Nguồn này chuyển động tương đối với mẫu nghiên cứu, và do đó, năng lượng của tia gamma sẽ bị thay đổi chút ít khi tốc độ nguồn thay đổi nhờ vào hiệu ứng Doppler.


Sơ đồ tách mức năng lượng hạt nhân do các tương tác siêu tinh tế khác nhau và phổ Mossbauer tương ứng

Nếu hạt nhân phát xạ tia gamma ở nguồn phát và hạt nhân hấp thụ tia gamma ở mẫu là đồng nhất (ví dụ cùng là Fe chẳng hạn) thì dịch chuyển năng lượng là đồng nhất và ta được một phổ hấp thụ như đồ thị thứ nhất trong hình với đỉnh cực đại tại vận tốc nguồn bằng 0. Câu hỏi là hiệu ứng này có thể đo được tương tác cực kỳ nhỏ bé giữa hạt nhân nguyên tử với môi trường hay không? Độ phân giải của hiệu ứng phụ thuộc vào sự mở rộng do việc hạt nhân hấp thụ tia gamma nhảy lên trạng thái kích thích rồi ở đó một khoảng thời gian (gọi là khoảng thời gian sống trung bình) trước khi trở về trạng thái ban đầu kèm với việc phát xạ tia gamma. Đối với 57Fe, độ rộng vạch là 5 10-9 eV so với 14.4 keV của chùm tia gamma tương ứng với chiều dày một tờ giấy so với khoảng cách từ trái đất đến mặt trời. Chính vì độ nhạy rất cao như thế mà hiệu ứng có thể thu được tương tác siêu tinh tế trong vật liệu.

Khi nghiên cứu một vật liệu nào đó ta cần phải điều chỉnh năng lượng của chùm tia gamma đến sao cho có cộng hưởng xảy ra, người ta điều chỉnh năng lượng bằng cách cho nguồn phát tia gamma chuyển động lại gần và ra xa mẫu nghiên cứu với tốc độ vài mm/s. Năng lượng của chuyển động của nguồn phát ~ mm/s là rất nhỏ so với vận tốc chuyển động của tia gamma ~ 3*1011mm/s (vận tốc ánh sáng) chính là độ biến đổi cần thiết để thu được tương tác siêu tinh tế rất trong mẫu nghiên cứu. Khi hạt nhân của mẫu hấp thụ tia gamma thì trạng thái năng lượng của nó bị thay đổi và sự thay đổi đó xảy ra theo ba cách khác nhau: dịch chuyển dịch chuyển Isomer, tách mức tứ cực, và tách mức từ.

Dịch chuyển Isomer (còn gọi là dịch chuyển hóa học) xuất hiện do hạt nhân có một thể tích khác không, do đó, hàm sóng của điện tử khác không tại vị trí của hạt nhân làm xuất hiện một tương tác Coulomb giữa điện tử và hạt nhân làm thay đổi trạng thái hạt nhân. Đối với Fe chẳng hạn, nếu có nhiều điện tử d (lớp điện tử nằm bên trong hạt nhân) sẽ chắn hạt nhân với điện tử s (lớp điện tử nằm bên ngoài) làm cho tương tác hạt nhân – điện tử s bị yếu đi và các điện tử s sẽ trải rộng ra khỏi hạt nhân và hệ quả là mật độ điện tích của điện tử s bị giảm đi. Nếu môi trường điện tử s của hạt nhân phát xạ và hạt nhân hấp thụ khác nhau thì sẽ gây ra một sai khác về mức năng lượng cộng hưởng. Và ta sẽ thấy toàn bộ phổ bị dịch về phía trái hoặc phải so với điểm 0 (cột thứ hai trong hình). Dịch chuyển Isomer dùng để xác định các trạng thái hóa trị, các trạng thái liên kết, sự chắn của điện tử và độ âm điện. Ví dụ cấu hình điện tử của Fe+2 và Fe+3 tương ứng là (3d)6 và (3d)5 thì mật độ điện tử s của Fe+2 sẽ nhỏ hơn mật độ điện tử s của Fe+3 và do đó dịch chuyển Isomer của Fe+2 sẽ lớn hơn của Fe+3.

Tách mức tứ cực xuất hiện do phân bố điện tích xung quanh hạt nhân (có mô men góc > 1/2) không phải là hình cầu. Sự phân bố điện tích không đối xứng đó tạo ra một điện trường không đối xứng (gradient điện trường) làm tách mức năng lượng của hạt nhân. Với đồng vị 57Fe, trạng thái kích thích bị tách thành hai trạng thái +-1/2 và +-3/2 là xuất hiện hai vạch trong phổ Mossbauer (cột thứ ba).

Tách mức từ xuất hiện do hạt nhân có một mô men từ spin. Khi có mặt của từ trường sẽ xuất hiện một tương tác Zeeman giữa mô men từ hạt nhân với từ trường. Các điện tử có mô men từ do chuyển động của chúng trên quỹ đạo xung quanh hạt nhân gọi là môt men từ quỹ đạo, và chuyển động xung quanh mình chúng gọi là mô men từ spin. Nếu các lớp điện tử không bị lấp đầy hoàn toàn thì các mô men từ quỹ đạo, mô men từ spin và sự phân cực của mật độ spin tạo ra các từ trường nội tác dụng lên hạt nhân. Nếu tác dụng một từ trường ngoài thì đó là từ trường ngoại tác dụng lên hạt nhân. Tất cả các từ trường đó hợp lại làm xuất hiện sáu vạch phổ (cột cuối cùng trong hình). Vị trí của các vạch có liên quan đến độ lớn của các mức năng lượng nhưng cường độ của các vạch thì liên quan đến góc giữa tia gamma và mô men spin hạt nhân. Giá trị tương đối của các vạch ngoài cùng – giữa – trong cùng là 3 – (4sin2q)/(1+cos2q) – 1. Tức là tỷ lệ giữa vạch trong cùng và ngoài cùng luôn bằng 1/3, nhưng vạch giữa có thể có các giá trị từ 0 đến 4 phụ thuộc vào q là góc giữa mô men spin của hạt nhân và chùm tia gamma. Đối với mẫu đa tinh thể vạch giữa có cường độ trung bình bằng 2 nhưng đối với mẫu đơn tinh thể hoặc dưới tác dụng của từ trường ngoài thì cường độ của các vạch này có thể cho các thông tin về hướng và độ trật tự từ.

Các tương tác Isomer, từ cực, từ và tổ hợp của chúng là các thông tin quan trọng của phổ Mossbauer.

31 comments:

Lin Huang said...

abercrombie and fitch new york
gucci
coach outlet store online
coach factory outlet
abercrombie
coach outlet
michael kors outlet online
christian louboutin outlet
hollister kids
air jordan 13
lebron james shoes
prada uk
gucci outlet
abercrombie store
hollister clothing store
toms outlet
michael kors purse
kobe shoes
beats solo
kate spade
lebron james shoes
michael kors
louis vuitton outlet
michael kors outlet
insanity workout
cheap jordans
jordan 11
coach factory outlet
true religion jeans
ralph lauren outlet
louis vuitton
coach factory outlet online
michael kors outlet
jordan 11s
chanel handbags
ray ban outlet
chi flat iron
tory burch outlet online
mulberry uk
true religion jeans
caihuanglin20150612

chenyingying9539 9539 said...

2015-7- 1 chenyingying9539
coach outlet
chanel bags
cheap jerseys
michael kors outlet
louis vuitton outlet
fendi
ed hardy outlet
jordan pas cher homme
oakley sunglasses wholesale
insanity workout
true religion outlet
jordan 11
copy watches
abercrombie
louis vuitton outlet
true religion
michael kors
michael kors outlet
kate spade
nike air max
true religion
hollister
polo ralph lauren
mont blanc
timberland boots
louis vuitton uk
oakley sunglasses cheap
coach outlet
jordan 4
juicy couture

Meiqing Xu said...

15724meiqing
michael kors
tods shoes
cheap jordans
ray ban uk
abercrombie & fitch new york
ray ban sungalsses
mont blanc legend
prada outlet
kate spade outlet
polarized sunglasses
coach outlet
michael kors handbags
michael kors outlet online
mont blanc
coach factory outlet
celine outlet
tods outlet
louis vuitton
chanel uk
chi flat irons
cheap jordans
louis vuitton handbags
ray ban sunglasses
lv outlet
louis vuitton handbags
dior handbags
ray ban outlet
jordan shoes
mont blanc pens
ray ban sunglasses
coach outlet
ralph lauren outlet
christian louboutin shoes
coach outlet store online
michael kors outlet
nike air max uk
ralph lauren uk
burberry sale
abercrombie & fitch
coach outlet

Richard Lake said...

This is a smart blog. I mean it. You have so much knowledge about this issue, and so much passion 
Pro Business |

Services in Business |

Adam Business Consulting |

Business Result Improvement |

Business Devlopment |

Business Devlopment |

Business Site |

New Business Math |

Blush Business |

Business Anlysis Summit |

Nancy Tex said...

I am very happy to discover your post as it will become on top in my collection of favorite blogs to visit.
Buy Bulk Food Online |

Food Tu |

Essex Technology |

Wish Software |

Fine Technology |

Redux Technology |

Book Work Sofware |

First Technology Care |

Software Payment Page |

High Technology Owner |

Emma Hardy said...

Mate this is a very nice blog here. I wanted to comment & say that I enjoyed reading your posts & they are all very well written out. You make blogging look easy lol I’ll attemp to start a blog later today and I hope it’s half as good as your blog! Much success to you!
http://www.millerhillbusiness.org |

http://www.armturkbusiness.org |

http://www.businessimperial.org |

http://www.digitalisbusiness.org |

http://www.burnin4business.org |

http://www.cannabusinessschool.org |

http://www.corebusinessbank.org |

http://www.travelbusinessu.org |

http://www.ribusiness4equality.org |

http://www.marinebusiness.org |

Alden Barclay said...

Having read this I believed it was rather informative. I appreciate you finding the time and effort to put this informative article together. I once again find myself spending a lot of time both reading and posting comments. But so what, it was still worth it!
wsbtbusinessbreak.com |

gtgbusinessresources.com |

business-of-guam.com |

coolbusinessrooms.com |

simplebusinessgroup.com |

nebusinessbuilders.com |

ghanabusinessanalyst.com |

falconprofits.com |

e-businesssl.com |

businesssosbook.com |

Ivy Howard said...

Don’t forget the legion of Gothic fans out there keeping an eye on you/this, and let us know once in a while you’re still alive hehe!
newbusinessmath |

blushbusiness |

businessanalysissummit |

denverbusinessportraits |

mindsehealth |

scopar-health |

4rce4health |

mrdihealth |

jarrowpomhealth |

myxtrahealth |

Emma Hardy said...

I enjoy what you guys are usually up too. This type of clever work and exposure! Keep up the amazing works guys I’ve incorporated you guys to my personal blogroll.
samanfood |

foodmanagementms |

buybulkfoodonline |

foodtu |

essex-x-tech |

wish-software |

infinetechnologie |

redux-technology |

bookworkssoftware |

firstechnicare |

Xianjun Ranqin said...

qihang0921,adidas shoes
ugg boots
lebron james shoes
pandora bracelets
tods outlet
toms wedges
celine handbags
retro jordans
michael kors outlet online
nike free runs
prada outlet
abercrombie
true religion outlet
longchamp pas cher
mont blanc pens
ray ban sunglasses
louboutin pas cher
cheap jerseys
longchamp handbags
air max 90
gucci
nike blazer
uggs on sale
cheap jordans
mcm handbags
nike cortez
cheap uggs boots
hermes uk
canada goose outlet
kate spade outlet
nike huarache trainers
jordan pas cher
moncler outlet
nike running shoes
gucci shoes
ray ban sunglasses outlet
christian louboutin shoes
north face uk
kevin durant shoes
oakley sunglasses wholesale
q

Junda Xu said...

20151026 junda
michael kors outlet
louis vuitton outlet
nfl jerseys
cheap ugg boots
Coach Factory Outlet Online Sale
air max 95,nike golf,nike janoski,air max 1,nike canada,nike plus,nike shox,nike factory store
Louboutin Red Bottoms Shoes Outlet
oakley sunglasses
louis vuitton outlet
ralph lauren polo
michael kors outlet
michael kors outlet sale
ugg boots
Authentic Louis Vuitton Handbags Cheap Online
mont blanc
michael kors outlet
Gucci Outlet Online Sale
michael kors handbags
Authentic Louis Vuitton Belts Outlet Store
michael kors outlet
Coach Factory Outlet Private Sale
true religion jeans
tory burch outlet
Oakley Vault Outlet Store Online
hollister clothing store
nike trainers
Louis Vuitton Handbags Official Site
michael kors handbag
Louis Vuitton Handbags Factory Store
uggs australia

柯云 said...

2016-01-09keyun
cheap ugg boots
louis vuitton outlet
louis vuitton bags
oakley sunglasses
cheap tods
uggs for men
tory burch shoes
oakley sunglasses
michael kors outlet
hollister kids
michael kors outlet clearance
nike huarache white
cheap ray ban sunglasses
kobe 8
coach clearance
cheap air jordans
louis vuitton outlet stores
jordan shoes
ugg boots outlet
cheap oakley sunglasses
timberlands
michael kors outlet
celine handbags
coach outlet
michael kors outlet
louis vuitton purses
ray ban outlet
coach outlet
canada goose outlet online
fake oakley sunglasses
uggs outlet
canada goose coats
ugg australia outlet
nfl jerseys wholesale
hollister kids
coach outlet
christian louboutin shoes
louis vuitton bags
gucci outlet

Mozen said...

Now You can Watch atest funny videos, and Read articles about World and Health problems just click on the link.
Funny Videos and Live streaming

chenlili said...

chenlili20160324
the north face jackets
christian louboutin sale
hollister jeans
oakley store
ghd hair straighteners
nike roshe run mens
ugg outlet
ugg for cheap
copy watches
kate spade outlet
tory burch flats
louis vuitton uk
nike free 5.0
louis vuitton bags
coach outlet online
kate spade outlet
nfl jerseys
jordan retro 4
toms outlet
michael kors outlet
ralph lauren outlet
fit flops
nike trainers sale
coach outlet online
kate spade purses
louis vuitton outlet
tods outlet store
gucci handbags
vans sneakers
louis vuitton
burberry sale
replica rolex watches
jordan 3s
oakkey sunglasses
michael kors outlet
michael kors outlet

Nike Free said...

jordans for sale
jordan 13
kd shoes
Nike Air Foamposite 1
nike air max 95
nike air max 2014
nike free run
nike free 4.0
black christian louboutin
red sole shoes
mbt shoes online
mbt Shoes
fitflops shoes
fitflops sandals
Kobe 9 Elite
All Balck Huarache
christian louboutin sale
christian louboutin 2016
cheap jordans for sale
jordans shoes
jordans 2016
jordans 2015
coach outlet online
coach outlet online coach factory outlet
michael kors bags
Michael Kors Online Outlet
michael kors handbags outlet
Michael Kors Christmas
michael kors wallets
michael kors sale
michael kors factory
michael kors outlets
macys michael kors

Anonymous said...

I really loved reading your blog. It was very well authored and easy to understand.http://www.easily-business.net |

Anonymous said...

I like the way you described the topic with such clarity. Thanks for Describing Everything.http://www.aerocarservice.net |

Anonymous said...

I like you recommendation. Your recommendation is of well use to people. A great article post, this is something very interesting. I really appreciate your post.http://www.algartechnology.net |

Anonymous said...

Fantastic work and very well-written article. I will recommend reading it to all my friendshttp://www.risehealthsystems.net |

Anonymous said...

I really loved reading your blog. It was very well authored and easy to understand.http://www.legaltechnologyblog.org |

Anonymous said...

Excellent and decent post. I found this much informative, as to what I was exactly searching for.The Article is quite impressive and thoughts been put up has clearly got something to state.http://www.servissimbusiness.com |

Anonymous said...

A very good and informative article indeed . It helps me a lot to enhance my knowledge, I really like the way the writer presented his views. I hope to see more informative and useful articles in future.http://www.techvalleyshometown.org |

Anonymous said...

I like you recommendation. Your recommendation is of well use to people. A great article post, this is something very interesting. I really appreciate your post.http://www.travelretaildubai.org |

abbi barclay said...

From your blog it seems that you are en expert of writing article. Your contents are amazing and facts are true. I agree to all of your points that you have mentioned.http://www.mnhousecleaning.com |

Anonymous said...

Fantastic work and very well-written article. I will recommend reading it to all my friendshttp://www.weddingsinculebra.org |

Anonymous said...

I can see that you are an expert at your field! I am launching a website soon, and your information will be very useful for me.. Thanks for all your help and wishing you all the success in your business. http://www.noworriesluxuryauto.com |

Anonymous said...

This was the first place that told me the answer. I have added you to my bookmark list to check out new articles you posthttp://www.marketonlineprofits.com |

Anonymous said...

You might write about the services on the blog. You should disclose it's refreshing. Your blog conclusion could accelerate your shoppers.http://www.makingahomeincary.com |

Anonymous said...

The good slicing points and portal easily accept wide range of connections to summarize new ideas with proper scale marketing to run right business.http://www.homecarebythesea.org |

Anonymous said...

It was wondering if I could use this write-up on my other website, I will link it back to your website though.Great Thanks.http://www.realestateinthepearl.org |

xjd7410@gmail.com said...

coach factory outlet
toms outlet
louis vuitton handbags
louis vuitton purses
cheap nfl jerseys
michael kors handbags
michael kors outlet
michael kors outlet
cheap oakley sunglasses
juicy couture
ralph lauren outlet
coach factory outlet online
hermes outlet
toms outlet
tods outlet online
ralph lauren polo
rolex watches
coach factory outlet
kate spade handbags
ray ban sunglasses
polo ralph lauren outlet
kate spade outlet
nike air max uk
polo ralph lauren
louis vuitton handbags
michael kors outlet clearance
nike air max 90
timberland outlet
ghd flat iron
michael kors outlet clearance
chenyingying2016716