A Mössbauer-effektus vizsgálata

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A Mössbauer-effektus vizsgálata"

Natália Bognár
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 A Mössbauer-effektus vizsgálata Tóth ence fizikus,. évfolyam csütörtök beadva:

2 . A mérés célja három minta: lágyvas, nátrium-nitroprusszid és rozsdamentes acél Mössbauereffektusának kimérése. A mintákat 04 csatornás sokcsatornás analizátorral mértük. Először hitelesíteni kellett a sebességspektrumot a lágyvas minta alapján. Mivel a sebesség az idő függvényében a következő lefutású, ezért megtehetjük, hogy a mért spektrumot az 5. csatornánál félbehajtjuk, hiszen a két piros ponttal jelölt időpontban ugyanaz a detektált energia: A félbehajtás a zajok csökkentésére nagyon hasznos eljárás. Az eredeti mérési eredmények (a jobb átláthatóságért összekötöttem az egyébként természetesen diszkrét pontokat): A félbehajtott ábra:

3 A pontokra hat Lorentz-görbét illesztettünk: A pontokat összekötve megint jobban kirajzolódik az illeszkedés: A két legszélső Lorentz-görbével elvégezhető a kalibráció. Csatornaszámuk különbsége a mm kiértékelőprogram alapján (75,4±0,)CH, ami az irodalmi 0,66 sebességkülönbségnek felel s meg. Ebből egy osztással kapható az egy csatornához tartozó sebességkülönbség: 0,66 v= 75,4 µm =8,±0,0 s A Doppler-eltolódás formulája linearizálva: 6 v 8, 0 =E γ =4400 =(,60±0,00)*0-9 ev c Ahol E γ a vas mért vonalának energiája (ez itt 4,4keV), pedig az egy csatornára jutó energiakülönbség.

4 . Ezután meghatároztam a másik két mintának, a nátrium-nitroprusszidnak és a rozsdamentes acélnak az izomér eltolódását a lágyvashoz képest. A mért pontokra illesztett Lorentz-görbék, szimmetriatengelye az izomér shift értéke, ebből a csatornaszám-értékből pedig számolhaó a hozzá tartozó energia: minta abszolút relatív E(neV) lágyvas 5,±0, 0 0 nátrium-nitroprusszid 4,5±0, 8,7,8±0, rozsdamentes acél 48,±0, 4,0 5,4±0, A nátrium-nitroprusszid mért értékei és az illesztett görbe: A rozsdamentes acél mért értékei és az illesztett görbe: A vonalak félértékszélességei meghatározhatók az illesztésből, ebből az átmenet energiája, ebből pedig a ħ= t összefüggésből az állapot élettartama: minta félértékszélesség(ch) energia(*0-7 J) élettartam(ns) lágyvas,±0,6,5±0, 4± nátrium-nitroprusszid 9,±0,5,0±0, 5± rozsdamentes acél 4,8±0,8,±0, ± 4

5 . Az elektromos térgradiens értékének meghatározása nátrium-nitroprusszid mintában volt a következő feladat. Ehhez ismeri kell a kvadrupól-momentumot (ez itt adott, Q / =0,barn=0,*0-8 m ); az aszimmetria-faktort (itt az axiális szimmetria miatt η=0); a magspint (I=/); a mágneses kvantumszámot (m I =±/ ill. ±/); valamint a vonal eltolódását. Ez utóbbi pont megegyezik a két vonal közötti távolság felével, hiszen a két csúcs éppen megfelel a két (pozitív illetve negatív) mágneses kvantumszám okozta felhasadásnak. Mivel Q / -et ismerjük, ezért m I =/-et használom (itt a négyzetre emelés miatt mindegy az előjel). eq = 4I(I ) V [m η I -I(I+)] z + Ebből: V = z m I(I I + ) 4I(I ) eq A két csúcshoz tartozó energiaérték különbségének fele: =(40,5±0,5)neV=(6,48±0,08)*0-7 J A számértékeket beírva megkapjuk a térgradiens értékét: 7 V 6,48*0 = z 5 * 4 * (* ) 9,6 *0 * 0,*0 8 =(7,7±0,)*0 V m 5

6 4. A vas-57 mágneses momentumának meghatározása az első gerjesztett állapotban a Zeemaneffektussal történt. A Zeeman-felhasadás mértékét a =- µi képlet adja meg. A 57 Fe-ra m I µ / =0,090604µ N =4,5768*0-8 J. Az I=/ szint két, az T I=/ szint négy alnívóra hasad. De mivel a +/ -/ és a - / / átmenet tiltott a m I = miatt, ezért nem kilenc, hanem hat átmenet van, ahogy a rajzon látszik; az a hat átmenet felel meg a hat csúcsnak. Tudjuk, hogy a csúcsok nagyságai az alnívók közti átmenetek intenzitásarányainak megfelelően I ±/ ±/ : I ±/ ±/ : I ±/ m / = : :. Ez alapján (ha nem is tökéletesen pontosan teljesül ez a feltétel) be tudjuk azonosítani az átmeneteknek megfelelő csúcsokat. Az alábbi ábra alapján balról jobbra haladva a ±/ ±/; ±/ ±/; ±/ m / átmeneteket látjuk. +/ +/ -/ -/ +/ -/ A két legszélső csúcs távolsága A :=(75,4±0,4)CH=(8,69±0,009)*0-6 J; a középső két csúcs távolsága :=(8,±0,5)CH=(4,75±0,0)*0-6 J; a belső két csúcs távolsága C :=(56,7±0,8)CH=(,±0,0)*0-6 J. evezetve a :=-*µ / * és a :=-µ / * jelölést a csúcspárokhoz tartotó energiakülönbségek: A =( - )=* - =( + )= - C =(- - )=- - Ezek felhasználásával pedig már meghatározható a mágneses tér abszolútértéke: = *µ / = C + *µ / =(,7±0,5)T Valamint az első gerjesztett állapot mágneses momentuma: * µ / = =- * 4 A C *µ + / =- A C + *µ / =(-,9±0,07)*0-8 J T 6

7 5. A gravitációs vöröseltolódás sztatikus téridőben (lásd Landau 88. ): () ν g = 00 () ν g 00 Gyenge-tér közelítésben (határesetben visszakapjuk a Newton-elméletet) és gömbszimmetrikus téridő esetén (van olyan megfigyelő, aki gömbszimmetrikusnak látja): ω γm = ω E c r r γm c h g = r c h ahol ω a foton körfrekvenciája, ω a körfrekvencia megváltozása a gravitáció hatására, γ a gravitációs állandó, h a sugárforrás távolsága a Föld felszínétől, r a Föld sugara, g a gravitációs gyorsulás. Mivel az energia mérésében a Mössbauer-spektroszkópiával 0 - -es pontosságot lehet elérni, ezt az egyenletet átrendezve: h= g c 9000m E 7

Hasonló dokumentumok

Modern Fizika Labor Fizika BSC

Modern Fizika Labor Fizika BSC A mérés dátuma: 2009. március 2. A mérés száma és címe: 5. Elektronspin rezonancia Értékelés: A beadás dátuma: 2009. március 5. A mérést végezte: Márton Krisztina Zsigmond