一文读懂：穆斯堡尔光谱仪

穆斯堡尔光谱仪可以测什么信息？穆斯堡尔光谱怎么看？相信有很多同学对穆斯堡尔光谱不是很了解，那么读了这篇章相信你会有一个全面的了解。跟科学指南针先来看一下设备的原理吧！

一、原理介绍：

穆斯堡尔效应：即原子核辐射的无反冲共振吸收。这个效应首先是由德国物理学家穆斯堡尔于1958年首次在实验中实现的，因此被命名为穆斯堡尔效应。

理论上，当一个原子核由激发态跃迁到基态，发出一个γ射线光子。当这个光子遇到另一个同样的原子核时，就能够被共振吸收。但是实际情况中，处于自由状态的原子核要实现上述过程是困难的。因为原子核在放出一个光子的时候，自身也具有了一个反冲动量，这个反冲动量会使光子的能量减少。同样原理，吸收光子的原子核光子由于反冲效应，吸收的光子能量会有所增大。这样造成相同原子核的发射谱和吸收谱有一定差异，所以自由的原子核很难实现共振吸收。

1957年底，穆斯堡尔提出实现γ射线共振吸收的关键在于消除反冲效应。如果在实验中把发射和吸收光子的原子核置于固体晶格中，那么出现反冲效应的就不再是单一的原子核，而是整个晶体。由于晶体的质量远远大于单一的原子核的质量，反冲能量就减少到可以忽略不计的程度，这样就可以实现穆斯堡尔效应。实验中原子核在发射或吸收光子时无反冲的概率叫做无反冲分数f，无反冲分数与光子能量、晶格的性质以及环境的温度有关。

二、穆斯堡尔光谱仪的应用：

穆斯堡尔谱仪利用原子核的无反冲共振吸收效应（穆斯堡尔效应）测量穆斯堡尔核与超精细场的相互作用，可以获得其价态、自旋态、配位环境及物相等信息。穆斯堡尔谱具有分离率高、抗干扰能力强等特点，在物理学、化学、材料科学、物理冶金学、生物学和医学、地质学、矿物学和考古学等领域均有广泛的应用。

目前利用穆尔斯堡效应制造的穆尔斯堡谱仪在材料研究领域得到应用，特别是在磁性材料的微观研究上发挥十分重要的作用。

三、穆斯堡尔光谱仪的主要优点

(1) 设备和测量简单；

(2) 可同时提供多种物理和化学信息；

(3) 分辨率高，灵敏度高；

(4) 对试样无破坏；

(5) 由于只有特定的核存在共振吸收，穆斯堡尔效应不受其他元素的干扰；

(6) 穆斯堡尔效应受核外环境影响的范围一般在2纳米之内，因此非常适宜于检测细晶和非晶物质；

(7) 所研究的对象可以是导体、半导体或绝缘体，试样可以是晶态或非晶态的材料，薄膜或固体的表层，也可以是粉末、超细小颗粒，甚至是冷冻的溶液。

四、穆斯堡尔光谱仪的缺点：

(1) 无法测量气体和不太粘稠的液体；

(2) 只有有限数量的核有穆斯堡尔效应，常见的元素为：Fe，Sn和Sb；

(3) 许多实验必须在低温下或具有制备源的条件下才能进行。

事实上，至今只有57Fe和119Sn等少的穆斯堡尔核得到了充分的应用。即使如此，它仍不失为固体物理研究的重要手段之一，在有些场合甚至是其他手段不能取代的，并且随着实验技术的进一步开发，可以预期，它将不断地克服其局限性，在各研究领域发挥更大的作用。

五、穆斯堡尔光谱仪送样要求：

1. 样品必须含铁;

2. 粉末样品颗粒尺寸为200-400目，样品量为50-100mg；

3. 注明成分以及Fe大致含量。

六、检测范围

能测量铁原子及与铁原子相关的原子的价态、物相、形态和配位素，Fe含量最好大于2%

七、常见问题及回答：

① 所用放射源是什么？

放射源57Co(Pd)

② 拟合方法是什么？

最小二乘法进行拟合解谱

③ 能测试其他元素么？

暂时只能测试铁元素。

④ 能不能得到具体物质结构式？

只通过穆斯堡尔的分析，不能直接得到物质结构，还需要结合其他测试方法及分析结果，一起分析得到物质结构。

⑤ 最小二乘法和洛伦兹线法，是不同的拟合方法么？

洛伦兹线法，是指谱线的线型；最小二乘法，是一种数据计算方法。二者不冲突。

⑥ 能区分出不同的同位素铁么？

不能。

⑦ 通过穆斯堡尔谱如何如何推测出各个晶位磁场的大小与方向？

得到的穆斯堡尔谱根据样品中物相晶位情况进行拟合分析，得到各个晶位的超精细相互作用参数，如果有超精细磁场存在，得到的是六指峰（假定无其它因素影响）。也就是说可以通过拟合得到超精细磁场的大小。关于磁场方向一般是不好确定的，要进行更加复杂的实验测试。伽马射线与磁场垂直，得到六指峰的面积比为3：4:1,平行为3:0:1.实际情况会更加复杂，请查阅相关书籍，

⑧ 质谱学和穆斯堡尔谱学是一样的吗？如果不是，那么这两者之间有什么区别？

不是，穆斯堡尔谱的研究对象主要是有未配对电子的顺磁类物质。

质谱学主要研究物质的组成，是一种由物质的荷质比为一个坐标，构成的谱。

好了，关于穆斯堡尔谱的介绍就到这儿了，希望对大家有帮助哦~！