穆斯堡尔（Mössbauer）谱学

穆斯堡尔效应的介绍~

穆斯堡尔效应(Mössbauer effect)，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(Rudolf Ludwig Mößbauer, 1929-2011)于1958年首次在实验中实现的，因此被命名为穆斯堡尔效应。

机遇号是一个六轮、太阳能动力车，高1.5米、宽2.3米以及长1.6米、180公斤重。六个轮子上有锯齿状的凸出纹路(rocker-bogie)来适应地形，每个轮子都有自己的马达，车体本车装载于前后端来让本身能够在30度的倾斜范围保持安全。最高车速是50公厘/每秒(2英吋/每秒)，虽然平均速度只有最高车速的五分之一。机遇号和他的姐妹-勇气号都载有纽约世贸大楼的金属残片，这些残片重新制成护盾来保护钻孔机械上的电缆。(Both Spirit and Opportunity have pieces of the fallen World Trade Center's metal on them which were turned into shields to protect cables on the drilling mechanisms.)太阳能板阵列能够在每个火星日产生约140瓦的电力让可充电式的锂离子电池储存电力并在晚上使用将近4个小时。机遇号的车体上的电脑使用了一个20MHZ的RAD6000中央处理器、128MB的DRAM、3MB的EEPROM以及256MB的快闪存储器。它的车体作业温度介于−40 °C到40 °C，车上由电热器在必要时能支援的放射性同位素热电机也提供了基本的温度控制。一个黄金薄膜和一层二氧化硅气凝胶进行隔热，机遇号和地球之间的通讯以一架低增益天线以低传输速度进行沟通，也有一架高增益天线也进行通讯。低增益天线也用来向环绕火星的轨道器传输资料。修正后的科学/工程仪器包括了:全景相机-用以调查当地岩层的结构、颜色、矿物学和组织。导航相机-视野较大但是分辨率低且是黑白的，用以导航和行走。微热放射光谱仪(Mini-TES)-近距离分辨可能的岩石和土壤并决定作用形成的原因。危险回避相机(Hazcams)-两台具有120度视野的B&W相机，提供车上额外的资料显示周遭环境。机遇号车体上的机械手臂包括了以下仪器:穆斯堡尔(Mössbauer)光谱仪MIMOS II-用来实地观察对于含铁岩石与土壤之矿物学的研究。阿尔发粒子X光光谱仪-用来实地观察形成岩石与土壤的大量元素之分析。磁铁-用来搜集具磁性的沙粒。显微图像器-用来获取实地观察的岩石与土壤的高分辨率相片。岩石摩擦工具-用来显露出新的物质成分来让车上的仪器做调查。相机会提供1024*1024pixel的相片，资料稍后会以ICER进行压缩、储存和传送。机遇号的名字是由NASA赞助一个学生散文比赛所得来的，

铁在矿物中的广泛分布以及铁穆斯堡尔谱的高灵敏度，使铁穆斯堡尔谱成为矿物学研究中最重要的工具之一，特别是在矿物结构中铁的晶体化学和超细粒氧化铁矿物研究中起着十分重要的作用。

前人曾对土壤、风化壳和地表沉积物中细粒及超细粒氧化铁矿物进行过大量的穆斯堡尔谱学研究，以弥补XRD分析的不足，例如：Child（1979）曾研究过8种红色土壤和8种黄色或棕色土壤，用XRD法看不到任何晶质氧化铁矿物，由穆斯堡尔谱发现红色土壤中主要是赤铁矿。徐立等（1991）在研究中国黄土古土壤时也发现，XRD分析中仅存在赤铁矿衍射峰的样品，但在穆斯堡尔谱上磁赤铁矿和赤铁矿的存在是非常明显的。但非常遗憾的是他们的研究都未能获得可供XRD研究的磁赤铁矿样品和进行透射电镜研究。

本文穆斯堡尔谱的实验是在北京师范大学物理系穆斯堡尔效应实验室完成的，并得到在矿物Mössbauer谱学研究方法造诣极深的李哲教授的帮助和指教。使用M-500型穆斯堡尔谱仪（该谱仪与Canbera35-1024多道分析器联用）对4个红色风化壳剖面样品进行了室温穆斯堡尔谱的测试，放射源为～50mCi⁵⁷Co（Pd），探测器为氙（甲烷）正比计数器，用铁箔（α-Fe）对谱仪进行标准化，并以它作为同质异能位移的参考物质。

表3-3给出了使用计算机最小二乘法（MOSFUN程序）拟合的红色风化壳样品室温穆斯堡尔参数，图3-7为代表性样品的室温穆斯堡尔谱图。为了对比，本次实验还实测了已知矿物α-Fe₂O₃和γ-Fe₂O₃的穆斯堡尔参数列于表3-3，除样品93ZC-2（水稻土）外，其余样品的室温Mössbauer谱都包含两组磁六线谱，其中第一组磁六线谱的同质异能位移IS=0.35～0.38mm/s，QS=-0.17～-0.22mm/s，H=504～517kOe。根据已知矿物的Mössbauer参数以及TEM观察，这是由赤铁矿形成的，其内磁场磁场强度（H）的降低主要是红色风化壳中广泛存在的赤铁矿中铝的类质同象替代〔α-（Fe，Al）₂O₃〕所致。第二组磁六线谱的Mössbauer参数分别为IS=0.32～0.37mm/s，QS=-0.06～-0.09mm/s，H=472～491kOe，这是由红色风化壳中磁赤铁矿（γ-Fe₂O₃）形成的。虽然目前尚没有学者对铝替代磁赤铁矿中铁离子后的内磁场的磁场强度作过研究，但可以肯定的是，非磁的铝离子替代磁赤铁矿中磁性离子会使其内磁场磁场强度减小。红色风化壳表层土壤中磁赤铁矿的Mössbauer谱峰面积百分比为6%～10%，定量地反映了红色风化壳中磁赤铁矿的含量。在上述所有样品的穆斯堡尔谱中，还包含着同质异能位移和四极分裂分别为IS=0.34～0.35mm/s，QS=-0.51～-0.54mm/s的四极双峰。根据针铁矿的穆斯堡尔参数特征（Stevens et al.，1983），这个双峰是由呈超顺磁状态的含铝针铁矿〔α-（Fe，Al）OOH〕和粘土矿物中Fe³⁺离子形成的，而IS=1.10 mm/s和QS=2.60mm/s的四极双峰则应归因于粘土矿物等硅酸盐矿物中的Fe²⁺。

表3-3 红色风化壳部分土样的穆斯堡尔谱参数

图3-7 白云岩红色风化壳土样的室温Mössbauer谱

求助:各个价态的铁的穆斯堡尔谱图,先谢过(有效期为7天)?
答：它们的关系如下表所示：跃迁 纯塞曼谱线强度的角度依赖关系 纯电四极相互作用强度的角度依赖关系 ±3/2 → ±1/2 ±1/2 → ±1/2 ±1/2 → 1/2 表中θm及θq分别为内场及电场梯度的主轴方向和γ射线传播方向的夹角。因此，可以通过在不同方向加外磁场及梯度电场时穆斯堡尔谱线中各峰强度...

历届诺贝尔物理学奖获得者名单
答：59、1961年:霍夫斯塔特(美国)关于电子对原子核散射的先驱性研究,并由此发现原子核的结构;穆斯堡尔(德国)从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯堡尔效应 60、1962年:达维多维奇·朗道(苏联)关于凝聚态物质,特别是液氦的开创性理论 61、1963年:维格纳(美国)发现基本粒子的对称性及支配质子与中子相互作用的原理;...

赤柏松含镍基性岩体中主要造岩矿物的穆斯堡尔效应研究
答：摘要本文对产在典型地台区的赤柏松含镍基性岩体的主要造岩矿物单斜辉石、阳起石和石榴石进行了穆斯堡尔效应研究。在矿物化学资料的基础上,对所获各矿物的穆斯堡尔谱进行深入的解释,查明了Fe2+与Fe3+在矿物中各晶位上的占位情况及其对穆斯堡尔谱的贡献与指派。也对较复杂的图谱进行探索性解释。 赤柏松含镍基性岩...

年份以8结尾的有什么重大历史事件(科技或体育)
答：1958年，穆斯堡尔(R.L.Mossbauer)实现ν射线的无反冲共振吸收(穆斯堡尔效应)。石申 天文学 战国时期 第一部天文巨著“天文” 石申--战国时期的天文学家，石申第一部天文巨著“天文”。西汉后，人们尊称“天文”一书为“石氏星经”。书中标有 121 颗恒星的位置，书中还记有水、木、金、火、土...

磁性矿物
答：穆斯堡尔谱是细粒超细粒氧化铁矿物研究的重要手段。表3-3列出了部分供试土样室温穆斯堡尔参数测定结果（由MOSFUN程序拟合），图3-7为代表性样品的室温穆斯堡尔谱图。为了对比，本次实验还实测了已知矿物赤铁矿和磁赤铁矿的穆斯堡尔谱列于表3-3。除样品ZC-01（贵州遵义剖面样品）外，其他土壤剖面...

历届诺贝尔物理学奖
答：1961年:霍夫斯塔特(美国)关于电子对原子核散射的先驱性研究,并由此发现原子核的结构;穆斯堡尔(德国)从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯堡尔效应1962年:朗道(苏联)关于凝聚态物质,特别是液氦的开创性理论1963年:维格纳(美国)发现基本粒子的对称性及支配质子与中子相互作用的原理;梅耶夫人(美国人)、延森(德国...

机遇号火星探测器的结构介绍
答：机遇号车体上的机械手臂包括了以下仪器:穆斯堡尔(Mössbauer)光谱仪MIMOS II-用来实地观察对于含铁岩石与土壤之矿物学的研究。阿尔发粒子X光光谱仪-用来实地观察形成岩石与土壤的大量元素之分析。磁铁-用来搜集具磁性的沙粒。显微图像器-用来获取实地观察的岩石与土壤的高分辨率相片。岩石摩擦工具-用来...

爱因斯坦的广义相对论
答：1958年,穆斯堡尔效应得到发现。用这个效应可以测到分辨率极高的r射线共振吸收。1959年,庞德(R.V.Pound)和雷布卡(G.Rebka)首先提出了运用穆斯堡尔效应检测引力频移的方案。接着,他们成功地进行了实验,得到的结果与理论值相差约百分之五。 用原子钟测引力频移也能得到很好的结果。1971年,海菲勒(J.C.Hafele)...

江苏富铁坡缕石的结晶化学研究
答：穆斯堡尔谱测试结果确定了铁离子以Fe3+占据了坡缕石八面体层中的内八面体位置。根据透射电镜能谱以及红外光谱分析,所研究样品显示了明显的二八面体特征。AlFe3+□OH和Fe3+Fe3+□OH振动的出现进一步确认了铁离子占据八面体层的内部位置[1～27]。 关键词 富铁坡缕石;八面体;穆斯堡尔谱;红外光谱。 第一...

爱因斯坦的相对论是怎么的.
答：60年代初,人们在地球引力场中利用伽玛射线的无反冲共振吸收效应(穆斯堡尔效应)测量了光垂直传播22。5M产生的红移,结果与相对论预言一致。 (2)光线偏折:如果按光的波动说,光在引力场中不应该有任何偏折,按半经典式的"量子论加牛顿引力论"的混合产物,用普朗克公式E=hr和质能公式E=MC^2求出光子的质量,再用...