Соросовский образовательный журнал, 1998, №8, 82-87 стр.
МЁССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ
В. Ф. МАСТЕРОВ
МАГНИТНОЕ РАСЩЕПЛЕНИЕ МЁССБАУЭРОВСКИХ СПЕКТРОВ
Энергия ядра может изменяться не только в результате квадрупольного электрического взаимодействия, но и магнитного. Если в месте расположения ядра действует магнитное поле B, а ядро имеет отличный от нуля магнитный момент µ, то энергия ядра в магнитном поле равна
Eµ = − µB (2)
При классическом описании скалярное произведение векторов магнитного момента и магнитного поля может принимать любые значения от µB до - µB,то есть энергия ядра может изменяться непрерывно.
На самом деле это изменение энергии ядра в магнитном поле квантуется, то есть может принимать лишь значения, определяемые проекцией спина ядра I на направление магнитного поля. При этом число энергетических уровней равно 2I + 1. В частности, основное состояние ядер 57Fe и 119Sn со cпином 1/2 расщепляется на два, а возбужденное (I = 3/2) — на четыре подуровня, как показано на рис. 6. Правила отбора разрешают переходы между подуровнями основного и возбужденного состояний только с изменением проекции спина на ±1. Эти переходы на рис. 6 отмечены стрелками. Соответственно в мёссбауэровском спектре наблюдаются шесть линий с отношением интенсивностей 3 : 2 : 1 : 1 : 2 : 3.
Рис. 6. Магнитная структура мёссбауэровского спектра (а) и схема ядерных переходов (б) в присутствии магнитного поля на ядре. Излучатель 57Со, поглотитель - металлическое железо (α -57Fe)Рис. 6. Магнитная структура мёссбауэровского спектра (а) и схема ядерных переходов (б) в присутствии магнитного поля на ядре. Излучатель 57Со, поглотитель - металлическое железо (α-57Fe)
Как следует из формулы (2), величина расщепления, а значит, и расстояние между центрами линий в мёссбауэровском спектре определяется магнитным полем в месте расположения ядра. Таким образом, из структуры мёссбауэровского спектра можно получать значения магнитного поля на ядре. Природа этого поля может быть двоякой: внешнее магнитное поле или поле, обусловленное спонтанной (самопроизвольной) намагниченностью вещества, как это имеет место в магнитоупорядоченных твердых телах (ферромагнетиках, антиферромагнетиках, ферримагнетиках, спиновых стеклах). В последнем случае мёссбауэровская спектроскопия применяется для исследования магнитных фазовых переходов, то есть переходов вещества при определенной температуре из парамагнитного состояния в магнитоупорядоченное.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Данная публикация подготовлена по материалам статьи - Мастеров В. Ф. Мёссбауэровская спектроскопия // Соросовский образовательный журнал, 1998, №8, 82-87 стр.