Mössbauerspektro­skopie

Messmethode

Die Mößbauerspektroskopie ist ein nukleares Resonanzabsorptionsexperiment, was den Einfluss der magnetischen und elektrischen Hyperfeinwechselwirkung auf den sogenannten Sondernkern quantifiziert. Dadurch können die lokalen elektronischen Eigenschaften von Stoffen untersucht werden.

Die Hyperfeinwechselwirkungen heben die Entartung der Kernenergieniveaus auf. Dadurch wird Gammastrahlung, die beim Übergang zwischen Grund- und angeregtem Zustand absorbiert werden soll oder emittiert wird, energetisch um viele neV verändert. Im Experiment soll Resonanz zwischen einer Gammaquelle mit ungestörten Kernniveaus (monoenergetisch) und der zu untersuchenden Probe hergestellt werden. Die Resonanz äußert sich durch eine verstärkte Absorption in der Probe und wird unter Zuhilfenahme des linearen Dopplereffekts erreicht, indem die Gammaquelle mit Geschwindigkeiten im Bereich von mm/s bewegt und die Energie ihrer Strahlung um neV variiert wird.

Im Gegensatz zu den niederenergetischen Übergängen in der Elektronenhülle findet bei Gammastrahlung ein signifikanter Impuls- und Energieübertrag zwischen Kern und Photon statt. Unter klassischen Annahmen verhindert diese Rückstoßenergie die Anwendung im Resonanzabsorptionsexperiment. Quantenmechanisch allerdings besteht bei vielen Kernen eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Emission/Absorption des Photons "rückstoßfrei" erfolgt, d.h. der Impulsübertrag mit dem gesamten Festkörperkristall stattfindet, anstatt mit dem leichten Kern. Die Rückstoßenergie wird in diesem Fall verschwindend klein. Für diese Erkenntnis wurde Rudolf Mößbauer 1961 der Nobelpreis verliehen.

Prinzipieller Aufbau eines 57Fe-Mößbauerspektrometers in Transmissionsgeometrie

Moessbauer © Kamusella Moessbauer © Kamusella
Moessbauer

© Kamusella

Neben dieser Konfiguration gibt es noch die Rückstreu- und CEMS-Geometrie (=conversion electron mössbauer spectroscopy).

Instrumentelle Ausstattung am Institut

  • Oxford He-Flusskryostat, 2..315 K, 0..7 T Longitudinal- und Transversalfeld, Temperaturstabilität: +- 0.03 K

  • CryoVac He/LN-Flusskryostat, 4..310 K

  • Raumtemperatur Praktikumsmessplatz

Moessbauer © Kamusella Moessbauer © Kamusella
Moessbauer

© Kamusella

Die Messungen finden in Transmissionsgeometrie statt. Die Spektrometer sind mit 57Co/Rh Quellen bestückt zur Untersuchung eisenhaltiger Substanzen.

Ansprechpartner

Prof. Hans-Henning Klauß
Dipl. Phys. Philipp Materne
Dipl. Phys. Sirko Bubel
Dipl. Phys. Sascha Albert Bräuninger

Auswertung der Spektren

Die Spektren werden mit unserer Fit-Software Moessfit bearbeitet. Ziel dabei ist die Bestimmung (der Temperatur-/Feldabhängigkeiten) der Hyperfeinparameter und die physikalische Interpretation dieser Ergebnisse.

Kamusella, Sirko, and Hans-Henning Klauss. "Moessfit." Hyperfine Interactions 237.1 (2016): 1-10.

Programm

(Link: http://climbindex.eu/Moessfit/Moessfit17Win32.zip)

Anleitung

(Link: http://climbindex.eu/Moessfit/Moessfit.pdf)

Quellcode(Win)

(Link: http://climbindex.eu/Moessfit/MoessFitsource.zip)

Quellcode(Linux)

(Link: http://climbindex.eu/Moessfit/MoessfitSourceLinux.zip)

Dokumentation

(Link: http://climbindex.eu/Moessfit/Docu/index.html)

Analysis Examples:

(Link: http://climbindex.eu/Moessfit/Examples.zip)

Weitergehende Literatur

  • Schatz, Günter, and Alois Weidinger. "Nukleare Festkörperphysik."

  • Chen, Yi-Long, and De-Ping Yang. “Mössbauer effect in lattice dynamics: experimental techniques and applications.”

  • Barb, Danila.“ Grundlagen und Anwendungen der Mössbauerspektroskopie“

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Webredaktion Phy IFP
Letzte Änderung: 30.05.2016