Ядерный гамма-резонанс

Cтраница 4

Предлагаемая читателю книга написана на основании курса, прочитанного на физическом факультете МГУ для студентов, специализирующихся по кафедре магнетизма, в полном соответствии с существующей программой для физиков-магнитологов. В книгу не включены такие разделы, как магнитные материалы, магнитные измерения, парамагнитный и ядерный резонансы, ядерный гамма-резонанс, гальвано - и термомагнитные эффекты в магнитоупорядоченных кристаллах. Это вызвано, во-первых, естественным ограничением, связанным с объемом учебника, а во-вторых, тем, что эти разделы магнетизма излагаются в отдельных курсах. [46]

Согласно законам сохранения энергии и импульса после испускания гамма-кванта с энергией Е радиоактивным ядром свободного атома, последний получает энергию отдачи ER. Аналогично этому, если ядро поглощает в основном состоянии гамма-квант, оно приобретает энергию отдачи. Поскольку сечение поглощения а ( Е) характеризуется очень узкой шириной вблизи энергии резонанса Е0, в обычных условиях нельзя наблюдать явление ядерного гамма-резонанса для свободных атомов. Если эта энергия имеет величину того же порядка, что и энергия фононов кристалла, то существует конечная вероятность / испускания и поглощения измеримой доли гамма-квантов с полной энергией перехода, что приводит к резонансному поглощению или рассеянию. Другая формулировка условия резонанса заключается в том, что энергия тепловых колебаний, вызываемых испусканием ( или поглощением) гамма-квантов в атомах кристалла, должна попадать в диапазон энергий фононов кристалла. [47]

Значительно труднее различить валентные состояния в низкоспиновых [79] комплексах железа. Трех -, двух - и нульвалентные низкоспиновые комплексы железа имеют изомерные сдвиги в области от О до 0 9 мм / сек ( в эту же область попадает и металлическое железо), которая перекрывает к тому же область изомерных сдвигов высокоспиновых комплексов трехвалентного железа. Поэтому здесь желательны дополнительные измерения магнитной восприимчивости ( низкоспиновые комплексы Fe и Fe11 диамагнитны), а также исследования другого параметра спектров ядерного гамма-резонанса - квадрупольного расщепления, речь о котором пойдет ниже. [48]

Из скззанного выше следует, что гамма-резонансная методика позволяет определять постоянные квадрупольного взаимодействия даже в том случае, когда ядро обладает квадрупольным моментом только в возбужденном состоянии. Известно, что метод ядерного квадрупольного резонанса ( ЯКР) [104] также позволяет определять величины постоянных квадрупольного взаимодействия, однако лишь в тех случаях, когда атомные ядра обладают отличным от нуля значением Q в основном, невозбужденном состоянии. Тем самым оба метода удачно дополняют друг друга. Отметим, что точность измерения величин А с помощью метода ядерного гамма-резонанса уступает точности, достигаемой с помощью методики ЯКР, несмотря на то, что разрешающая способность первого метода на несколько порядков выше, чем второго. [49]

Возможные электронные конфигурации высокоспинового и низко. [50]

Особенно полезны те методы обнаружения присутствия многоядерных комплексов Fe ( III), которые чувствительны к характерной особенности кластерных структур - взаимодействию между различными системами Зе-электронов. Особенно подходят для этой цели измерения магнитного момента, его температурной зависимости, а также спектроскопия ЭПР. К ним относятся УФ-спектроскопия ( переходы ( 15-электронов), спектроскопия ядерного гамма-резонанса ( мессбауэровская спектроскопия), колебательные спектры и дифракция рентгеновских лучей. [51]

Многообразие химических применений гамма-резонансной спектроскопии У таково, что в будущем вряд ли будет иметь смысл производить разбиение подобных этой книг на главы по элементам, тем более что все более актуальной, и важной задачей является сочетание эффекта Мессбауэра с другими современ - / ными методами исследований ( особенно с радиоспектроскопией), а также изучение гамма-резонанса сразу для нескольких разных атомов, входящих в состав тех или иных молекул и кристаллов. Поэтому было бы, по-видимому, целесообразно подготовить через несколько лет книгу, каждая глава которой будет посвящена применениям эффекта Мессбауэра в той или иной области химии и смежных с ней наук. Между тем уже сейчас химикам, применяющим в своей работе физические методы исследования, совершенно необходимо знать, что такое ядерный гамма-резонанс без отдачи, каковы возможности его использования и что сделано в этом направлении. [52]

Этот новый метод исследования поля лигандов основан на следующем явлении: атомные ядра могут поглощать или излучать у-кванты. Важнейшим отличием от спектроскопии электронных оболочек здесь является чрезвычайная острота резонанса излучательного перехода. Уже относительного изменения энергии на 1СГ12 у-кванта достаточно, чтобы нарушить резонанс. Но это означает, например, что даже энергия отдачи при поглощении у-кванта нарушает условие резонанса. В 1958 г. Мес-сбауэр открыл ядерный гамма-резонанс на ядрах 1911г, находящихся в кристаллической решетке, которая препятствует отдаче. В условиях опытов Мессбауэра благодаря прочному связыванию атомов в кристалле энергия отдачи каждого из них была достаточно мала, чтобы гамма-поглощение было возможным. Тем самым был открыт путь развития гамма-спектроскопии чрезвычайно высокой чувствительности. Действительно, уже эффекта Допплера, который появляется при движении источника у-излучения со скоростью порядка только 1 мм / с, достаточно, чтобы обеспечить относительно точное и легко управляемое изменение частоты и сделать этот спектроскопический метод весьма эффективным. [53]

Страницы: 1 2 3 4