Mössbauerspektroskopi: Forskelle mellem versioner
Content deleted Content added
m tilføjet internt link |
m redaktionelle småændringer |
||
Linje 1:
'''
==Teoretisk baggrund==
I den klassiske [[spektralanalyse]] udnyttes atomets evne til at absorbere og emittere [[foton]]er. Det er en kendsgerning at atomer af et givet grundstof kun kan
Løsningen er at indlejre kernerne i et krystalgitter. Rekylenergien (<math>E_\mathrm{R}</math>) ved emission eller absorption af et gammakvant med fotonenergien (<math>E_\gamma</math>) er nemlig givet ved <math>E_\mathrm{R} = \frac{E_\gamma^2}{2Mc^2}</math>. Når kernen sidder i en krystal, erstatter krystallens masse kernemassen på <math>M</math>’s plads i ligningen. Herved bliver forholdet <math>\frac{E_\mathrm{R}}{E_\gamma} = \frac{E_\gamma}{2Mc^2}</math> forsvindende lille, hvorved [[resonans]] muliggøres. Helt rekylfri resonans opnås imidlertid ikke – noget af energien går tabt ved dannelse af [[fonon]]er. Jo stivere krystallen er, jo færre gittervibrationer opstår der, og nedkøling er således en fordel.
Kilden består af radioaktive kerner (f.eks. Co-57) som via en exciteret tilstand henfalder til den [[isotop]] (f.eks. Fe-57) som prøven indeholder. Ved rekylfri resonans er det strålingens naturlige liniebredde (<math>\Gamma</math>) som afgør hvor høj opløsningen bliver. Det følger af [[Heisenberg]]s [[ubestemthedsrelation]] at jo længere levetiden (<math>T</math>) af den metastabile tilstand er, jo mindre er strålingens liniebredde: <math> \Gamma T = \hbar</math>, hvor <math>\hbar</math> er [[Planck|Plancks konstant]]. I Fe-57 er forholdet <math>\gamma/E_\gamma</math> mellem liniebredde og fotonenergi af størrelsesorden <math>10^{-13}</math>. Herved kan [[hyperfinvekselvirkning]]en mellem kernerne i prøven og deres magnetiske og kemiske omgivelser studeres.
Absorption finder kun sted når fotonenergien stemmer overens med forskellen mellem to energiniveauer i prøven. Dette opnås ved at bevæge kilden. [[Dopplereffekten]] bevirker da at fotonenergien øges når kilden nærmer sig prøven og vice versa: <math>E(v) = E_0\left(1 + \frac{v}{c}\right)</math>. I konkret forstand bliver et mössbauerspektrum herved en graf der viser tælletal som funktion af kildens hastighed (<math>v</math>).
Linje 19:
Isomerforskydningen (<math>\delta</math>) skyldes den elektriske vekselvirkning mellem kerneladning og elektroner. Herved kommer <math>\delta</math> til at afhænge af forskellen mellem elektrontætheden på kernernes plads i kilden og i prøven.
Quadropolopsplitningen (<math>E_\mathrm{Q}</math>) skyldes at kerner
Den magnetisk hyperfinvekselvirkning skyldes at kerner med [[spin]] besidder et magnetisk [[dipol-moment]] der vekselvirker med magnetfeltet (<math>B_\mathrm{hf}</math>) ved kernen. Dette magnetfelt skyldes primært det magnetiske moment af elektroner med [[impulsmoment]] nul som med en vis sandsynlighed befinder sig i kernen. Kernespinnet kan orientere sig på <math>2I + 1</math> forskellige måder i forhold til det ydre magnetfelt. I Fe-57 giver det anledning til en yderligere opsplitning i hhv. 2 og 4 energiniveauer. Herved fremkommer en [[sekstet]] i mössbauerspektret.
Linje 27:
==Praktiske anvendelser==
Et foreløbigt højdepunkt for mössbauerspektroskopien indtraf i 2004 da man tog metoden i brug under udforskningen af [[Mars]]. De to [[robot]]køretøjer Spirit og Opportunity der blev landsat på Mars som led i missionen Mars Surveyor, medbragte begge permanente [[magnet]]er til opsamling af jernholdigt [[støv]] fra planetens overflade og atmosfære samt et specialudviklet rum-mössbauerspektrometer. Ud fra tilstedeværelse eller fravær af bestemte jernmineraler (maghemit, hematit, magnetit og goethit) kan man udtale sig om støvets dannelseshistorie, herunder afgøre om jernforbindelserne er af [[vulkan]]sk eller [[ocean]]isk oprindelse. Ideen om at anvende mössbauerspektroskopi til besvarelse af spørgsmålet om der har været [[vand]] i store mængder på Mars (og om en vigtig forudsætning for [[liv]] herved har været opfyldt andre steder end på [[Jorden]]) blev undfanget af fysikeren [[Jens Martin Knudsen]] og siden fulgt op af
[[Kategori:Fysik]]
|