Учебные лабораторные комплексы по квантовой физике. Лукс Р.К - 62 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

2. Мессбауэровский спектрометр
Как только было обнаружено, что линии излучения и поглощения гамма – квантов в
твердот теле имеют минимально возможную - естественную ширину, стало ясно, что на
основе эффекта Мессбауэра можно создать принципиально новый спектрометр,
позволяющий исследовать исключительно слабые взаимодействия ядра с внешними полями,
характеризующими электронные и ионные свойства твердого тела и отражающими его
физические и химические параметры. Поскольку эти взаимодействия приводят к так
называемой сверхтонкой (СТ) структуре ядерного гамма-спектра (10
-5
- 10
-8
эВ), то для его
«прощупывания» необходимо иметь «зонд» по меньшей мере столь же тонкий. Для создания
такого спектрометра подходят лишь те изотопы, время жизни возбужденных состояний
которых больше 10
-8
с (т.е. на много порядков превышающее ранее приведенную величину
τ
∼ 10
-12
с). Эти изотопы приводились в табл.1.
Непосредственно наблюдать гамма-спектр, содержащий мессбауэровскую линию с
естественной шириной порядка 10
-7
эВ (см. рис. 5), не представляется возможным, поскольку
энергетическое разрешение существующих детекторов превышает указанную величину на 9
порядков.
Для регистрации месбауэровских линий, а также изучения их сверхтонкой структуры
может быть использован эффект резонансного поглощения. В таких экспериментах
радиоактивные (р/а) ядра в возбуждённом состоянии образуют источник излучения, а ядра
того же самого изотопа в основном состоянии образуют поглотитель излучения. Измеряется
интенсивность гамма-излучения прошедшего через поглотитель.
Для наблюдения резонансного поглощения гамма-квантов (эффекта Мессбауэра)
используется специальный прибор, месбауэровский спектрометр,
схематически изображенный на рис. 6, который состоит из 4-х основных частей:
радиоактивного источника (1), закрепленного на подвижном штоке мессбауэровского
вибратора (2), резонансного поглотителя (3) и детектора (4), который измеряет поток гамма-
квантов, прошедших через поглотитель.
Рис. 6. Схема эксперимента по наблюдению резонансного поглощения гамма-квантов
(эффект Мессбауэра). 1 - радиоактивный источник, 2 - шток вибратора, 3 - мессбауэровский
поглотитель, 4 - детектор, 5 - коллиматор
Суть работы мессбауэровского спектрометра состоит в следующем. Источнику гамма-
квантов (1), излучающему обычно одиночную линию естественной ширины, сообщается
скорость v (относительно поглотителя (3)), при этом энергия кванта меняется за счет
эффекта Доплера на величину ∆
D
. Скорости в интервале 1 -100 мм/с позволяют смещать

Страницы