Эффект Мёссбауэра. Изотов В.В - 8 стр.

Рудольфом Мессбауэром в 1957 г и впоследствии получил название эффекта
Мессбауэра.
    Относительная интенсивность несмещенной линии гамма-спектра
определяется вероятностью испускания гамма-кванта без отдачи, т.е.
вероятностью эффекта Мессбауэра. Вероятность эффекта Мессбауэра, f, дается
следующим выражением:
           ⎛ E 2γ x 2 ⎞
    f = exp⎜ − 2 2 ⎟                                                  (4)
           ⎜ h c ⎟
           ⎝          ⎠
где ‹x2› - среднеквадратичное смещение ядра (при тепловом движении) в
направлении испускания кванта.
    Из выражения (4) следует, что вероятность эффекта Мессбауэра быстро
убывает при увеличении энергии гамма-кванта и температуры твердого тела,
поскольку ‹x2› при повышении температуры всегда возрастает. При низких
температурах вероятность эффекта Мессбауэра достигает максимально
возможного значения:
            ⎛ 3ΔΕ R ⎞          ⎛   3E 2γ     ⎞
    f = exp⎜⎜ −                ⎜
                       ⎟⎟ = exp −            ⎟                        (5)
            ⎝ 2k B Θ D ⎠       ⎜    2        ⎟
                               ⎝ 2Mc k B Θ D ⎠
где ΘD - температура Дебая, характеризующая упругие свойства
кристаллической решетки.
    В настоящее время эффект Мессбауэра наблюдался для 73 изотопов 41
элемента. В соответствии с выражениями (4) и (5) для регистрации эффекта
Мессбауэра подходят гамма-переходы с энергиями, меньшими 100 кэВ. Для
гамма-переходов с энергиями меньшими 30 кэВ вероятность эффекта
Мессбауэра остается достаточно большой в широком температурном диапазоне.
Например, для ядра 57Fe (Eγ=14,41 кэВ) измерения возможны при достаточно
высоких температурах вплоть до 1000°С, при низких температурах вероятность
эффекта может достигать значения f=0,9. Для больших энергий гамма-квантов
измерения необходимо проводить при низких температурах. В частности для
ядра 197Au(Eγ=77,3 кэВ) f=0,1 только при гелиевых температурах. Ниже
приводится таблица изотопов, удобных для исследования эффекта Мессбауэра.

Таблица 1. Основные мессбауэровские изотопы.
Eγ - энергия мессбауэровского гамма-перехода, Т1/2 – период полураспада
мессбауэровского уровня, I0 - спин основного состояния, I1 - спин 1-го
возбужденного состояния, с - естественное содержание изотопа.
               57               119            125            151
Изотоп            Fe                Sn             Te             Eu
Eγ, кэВ        14,41            23,9           35,5           21,5
Т1/2, нсек     98,8             17,9           1,48           9,7
I0             1/2              1/2            1/2            5/2
I1             3/2              3/2            3/2            7/2
c, %           2.14             8.56           6.99           47.8




                                    8