穆斯堡尔谱分析简介

穆斯堡尔效应指的是原子核γ射线的无反冲共振吸收或共振散射，由于是1957年德国物理学家穆斯堡尔首先发现的，故此得名。这一效应的发现使长期难以实现的原子核γ射线共振吸收有了根本性的突破，同时由于观察到的谱线线宽接近于能级的自然宽度，具有极高的能量分辨率（这是其他物理方法所不能相比的），因而很快地发展成为一种具有特色的谱学方法并广泛应用于物理学、化学、生物学、地质学、冶金学、材料科学和环境科学等许多领域，甚至在考古和艺术方面也得到了重要的应用。目前，观察到穆斯堡尔效应的元素已经发展到40多种，γ射线跃迁有112个左右，其中最重要的是Fe的14.4keV跃迁，其次就是¹¹⁹Sn的23.8keV跃迁。

穆斯堡尔谱仪比较简单，一般包括放射源、驱动器、探测器以及数据记录系统等部分，如图3-35所示。

图3-35 穆斯堡尔谱仪简图

穆斯堡尔谱学方法作为一种材料结构测试的手段，具有其独特的优点：首先，具有极高的能量分辨率，对共振原子所处的状态以及周围环境的微小变化非常敏感，因此通过穆斯堡尔谱线的特征和变化，可以很好地分析和研究材料的微观结构以及相应的机制；其次，它对探测原子具有选择性，只对穆斯堡尔原子灵敏，因此它能研究多组元复杂材料中特定材料的性质，而且对相应原子处于何种状态没有限制，既可研究没有完整结构的晶体，也适用于研究超细颗粒和非晶态；此外，它作为一种微观探针，相比于其他手段，测量方法要简单得多，不需要真空，不需要保护，对样品没有破坏性。穆斯堡尔谱学也有它的局限性，目前大多数工作主要限于⁵⁷Fe、¹¹⁹Sn、¹⁵¹Eu等少数几个穆斯堡尔核的使用，同时它的样品必须是固体，采集数据所花的时间也较长。(www.xing528.com)

目前，穆斯堡尔谱学的应用十分广泛，表3-8介绍了穆斯堡尔谱效应在物理冶金学中的应用概况。

应用穆斯堡尔谱学可以进行物相鉴别、相的定量分析、表面分析（金属腐蚀、表面淬火、离子注入、表面镀层、气相吸附以及催化反应等）、磁结构和磁弛豫分析。

表3-8 穆斯堡尔谱效应在物理冶金学中的应用