大學物理實驗測量高速電子的動量與能量關系

大學物理實驗

穆斯堡爾效應物理實驗教學中心2006-12Outlines實驗原理M?ssbauer參數(shù)實驗裝置實驗測量概述數(shù)據(jù)處理概述?ssbauer首先在實驗中發(fā)現(xiàn)了M?ssbauer效應——原子核對射線的無反沖發(fā)射和共振吸收，獲1961年Nobel物理獎。概述M?ssbauer譜學：研究具有一定體積的原子核與周圍環(huán)境電或磁的相互作用。原子核：具有電荷、電四極矩和磁偶極矩；環(huán)境：在核處形成的電荷分布、電場梯度和磁場；概述該譜學的創(chuàng)建主要是M?ssbauer的貢獻，不是由于實驗方法和技術的逐漸改進和積累而成的；能量分辨率極高，且設備比較簡單；該譜學的應用涉及到物理和其他學科的許多領域；

成為研究物質(zhì)微觀結(jié)構及其微小變化的有力工具。實驗原理發(fā)射時：吸收時：測不準原理：鈉黃光：191Ir：譜線的Doppler增寬：由于發(fā)射或吸收時原子熱運動所引起的多普勒效益，使發(fā)射譜線和吸收譜線增寬。發(fā)射前動量：發(fā)射的光子動量：發(fā)射后動量：原子核的反沖能量：設原子核的熱運動動能：14h74keV16d5.6s1.410-10s42keV129keV+PbPbDIr室溫時，由于譜線的Doppler增寬，能發(fā)生共振吸收；液氮溫度時，譜線的Doppler增寬減小，共振吸收反而增大了約3%；M?ssbauer采用了Lamb的共振吸收理論：束縛在晶格中的原子核發(fā)射或吸收射線時，有一定的幾率讓整個晶格受到反沖。1960年，哈佛大學的Pound和Rebka利用57Fe的14.4keV的射線的M?ssbauer效應在實驗室檢驗了光在地球引力場作用下的紅移效應；Pound等人通過測量無反沖射線的能量隨放射源溫度的變化，檢驗了相對論預言的二次Doppler效應。實驗原理——實驗設計幾何布置：透射式實驗原理——能量掃描Doppler能量：功放三角波產(chǎn)生器方波產(chǎn)生器放射源PbPb樣品PbPbNaI探測器放大器單道MCA計算機穆斯堡爾譜儀方框圖電磁振動器M?ssbauer參數(shù)同質(zhì)異能位移（化學位移）磁偶極矩電四極矩無反沖分數(shù)1、化學位移由M?ssbauer核電荷與核所在處電場之間的靜電作用引起的；譜線的中心移位同質(zhì)異能移位二次多普勒移位動態(tài)同質(zhì)異能移位對半徑為R的原子核：放射源（S）吸收體（A）等幾率失線等幾率畝面如果激發(fā)偵態(tài)核半徑宅與基態(tài)核造半徑不等乒，則化學池位移可以藥不為零，丙而與這個還穆斯堡爾挽原子核周亭圍電子配億置情況有壟關，所以垂根據(jù)δ可以得盯到化學井鍵性質(zhì)以、價態(tài)鋤、氧化禿態(tài)、配挖位基的吩電負性荷等化學勇信息。如果放光射源中蜓穆斯堡躺爾原子巡壽所處的練化學狀系態(tài)和吸繁收體完汪全相同結(jié)，則化肺學位移妻總是為帝零，所劍得譜線大共振吸垂收最大暮處即是宿譜儀零滅速度處博。δ可正可負態(tài)。δ為正，說牽明從放縣射源到址吸收體牛在核處基的電子弟電荷密傾度是增揮加的，飄原子核嘆體積減捎小；δ為負，說使明從放傾射源到城吸收體啊在核處擇的電子體電荷密嶼度是減務小的，饅原子核互體積增庸加。以不同巨基態(tài)的誓穆斯堡三爾譜源巾去測量軟同一吸蛋收體的玩穆斯堡稠爾譜時富，所得艘化學位餓移不同灣。所以虧通常需掃要說明出這種化泉學位移參是相對附于何種訂標準吸謎收體而友言。當穆斯蘆堡爾譜笑原子處篇于不同乘價態(tài)和狹不同自然旋狀態(tài)瘡時，原鑄則上有市不同的捏化學位初移。化學位低移決定蛙譜線中帆心的位奶置移動無，但不航是唯一升的決定沫因素，掃溫度效旱應與化存學位移蟲疊加在車一起決蒼定譜線偷中心的夫位置。2、磁苗偶極分華裂在原子僑核處常奸常存在蓄有核外勝電子形狼成的磁旁場，可睡使核能小級進一堡步分裂逆，又叫港核塞曼林效應。3、電四大極分裂雖然原聚子核的垮形狀接澡近球形品，但多戲數(shù)核是僵軸對稱勸的橢球站形。因貴此用電我四極矩去Q來表呼征核電垮荷分布邊偏離球分對稱的賺程度；四極矩億分裂是癢穆斯堡息爾譜的企一個重狗要參數(shù)托，它與才原子的午對稱性陷關系很稈大，表素面原子膛相對本壘體原子淡有較低之的對稱秀性，因萌而有較卷大的電止場強度猴，根據(jù)哥這個差樸別可以乳區(qū)分這涼兩種不愁同原子概。表面化魔學吸附尚物質(zhì)的擠存在可殃以改變?nèi)珉妶鎏菅荻龋w這又與狼化學吸刺附鍵的秋強度以袍及化學批吸附物懂質(zhì)相對紹于表面全原子的勇位置有院關。因郵此，測馬量表觀凱四極分菠裂的大堂小變化虜，可以嘴提供表期面狀況瞎的信息丑。電單極作用磁偶極作用電四極作用以57Fe為北例說明嗓這三種胳相互作坑用對核票能級的倒影響選擇定叮則:4、無監(jiān)反沖分鈔數(shù)即核對射線產(chǎn)生喇無反沖共源振吸收的落幾率，用f表示：功放三角波產(chǎn)生器方波產(chǎn)生器放射源PbPb樣品PbPbNaI探測器放大器單道MCA計算機穆斯堡爾譜儀方框圖電磁振動器實驗裝置AT1、振子風驅(qū)動2、放到射源嵌入對貝稱性好斑的基底銳材料中凍，以使甚原子核夸發(fā)射單搶線譜。EC9駛9.8%9%91%2.1神、獲得M?s月sba惰uer浴核的方祖式EC、萄衰變同質(zhì)異能孝躍遷庫侖激塊發(fā)（帶邊電粒子伙加速器曲）2.2餃、對放剝射源的魄要求應有較窄祖的洛倫茲解譜線源中的致M?s軍sba牙uer備核應有探較大的楊無反沖功因子，義這要求劉；對基底制材料要澤求化學床性能穩(wěn)剛定；基底材料香無干擾信危號。對57Co，其紅基底常用列Pd,P至t,Rh災等材料。3、樣伶品樣品有送效厚度盡：4、密射線探墨測器閃爍探測氣器（0.厭1~1吳mm的街NaI敏(Tl席)）正比計茅數(shù)器半導體探駕測器1、實筆驗測量1.1拴、標準謀樣品-Fe