Лабораторная работа эффект Мёссбауэра Зеленодольск 2007 Печатается по решению учебно-методической комиссии Зеленодольского филиала кгу удк 537. 635; 537. 611. 43 Методическое пособие к лабораторным работам по атомной и ядерной физике «Эффект Мёссбауэра»

Задачи

1. 
   Вычислить величину энергии отдачи E_R (рис.2) для светового кванта с энергией 10 эВ и для гамма-кванта с энергией 100 кэВ. Массу атома (ядра) положить равной 100 массам протона. Атомы считать свободными.
   Ответ: 2E_R = 10^–5 эВ (для светового кванта)
   

2. 
   Вычислить доплеровскую ширину линии и сравнить ее с естественной шириной:
   

3. 
   Вычислить ширину (в эВ) мессбауэровского пика для изотопа ⁵⁷Fe (в результате распада ⁵⁷Co). Время жизни возбужденного состояния  = 98.8 нc.
   

Ответ: Е_Г = 610^-7эВ.

1. 
   Набор спектра поглощения (пункт 3)
   
2. 
   Сохранение файла (пункт 3)
   
3. 
   Вывод на экран, сохранённого файла (пункт 4)
   
4. 
   Полный цикл обработки спектра (пункт 4)
   

1. 
   Включить компьютер. На рабочем столе Windows найти папку «Мессбауэровский спектрометр». Открыть её. Открыть значок «Эксперимент». Вписать свои данные в окно запроса.
   
2. 
   Изучение работы установки. Войти в меню программы и выбрать первый раздел «Экспериментальная установка». Это схема, которая позволит Вам просмотреть последовательно весь цикл набора спектров. Для этого нужно анимировать схему (такие ее блоки, как компьютер, анализатор, вибратор, фон и т.д.):
   
   1. 
      Включите на приборе – «Сеть».
      
   2. 
      Наведите на схеме курсор на тёмную кнопку системного блока компьютера и нажмите левую кнопку мыши для анимации компьютера (кнопка загорается зелёным цветом)
      
   3. 
      Включите на приборе кнопку «ФЭУ». Поскольку на схеме по умолчанию включён режим набора амплитудного спектра, на экране компьютера (в схеме) появится соответствующий спектр в динамике.
      
   4. 
      Включите на приборе кнопку «Вибратор». На схеме наведите курсор на тёмную кнопку многоканального анализатора и перейдите во временной режим. На экране компьютера (на схеме) появится спектр поглощения.
      
   5. 
      На схеме, наведя курсор на вибратор, источник, ФЭУ и нажав на левую кнопку мыши, можно получить дополнительную информацию.
      
   6. 
      На панели прибора выключить «вибратор» и окончить изучение схемы.
      

3. 
   Изучение амплитудного спектра. Войти в «Меню» (левая верхняя кнопка на инструментальной панели экрана) и открыть раздел «Регистрация амплитудного спектра» и приступить к изучению амплитудного спектра ⁵⁷Co.
   
   1. 
      Повернуть на приборе ручку смены поглотителя и установить диск в положение «Без поглотителя». Не изменяя параметров, имеющихся в окне по умолчанию, введите время набора t = 10 с и нажмите кнопку «ОК», а затем «Старт». Изучите спектр. Определите маркером энергии пиков (линий) в спектре и запишите результаты. В начальных каналах большой пик, это шум прибора. Сотрите спектр.
      
   2. 
      Для идентификации мессбауэровского пика можно воспользоваться следующим приёмом: известно, что рядом с мессбауэровским пиком находится рентгеновский пик, который хорошо поглощается тонким фильтром, а -кванты проходят его практически не изменяя интенсивности. Выберите в качестве фильтра ферроцианид калия и установите его в рабочее положение. Наберите амплитудный спектр (t = 10 с) и определите положение мессбауэровского пика и его энергию.
      
   3. 
      Изучите зависимость положения пиков по шкале каналов от коэффициента усиления K . Измерения проведите с поглотителем ферроцианидом калия. Заполните таблицу, указав номер канала для каждого пика. Время набора t = 30 с для каждого значения K .
      

      Пик K	Мессбауэр	Пик вылета 1	Пик вылета 2
      0.5
      1
      2
      3

   4. 
      Установите коэффициент усиления, при котором Мессбауэровский пик (14.41 кэВ) будет находиться между сотым и двухсотым каналами. Наберите спектр (t = 10 с) и определите номера каналов, ограничивающих мессбауэровский пик слева и справа. Запишите эти данные. Сотрите спектр. Вызовите окно «Гамма тракт» и внесите в него полученные номера каналов и произведите набор спектра (t = 30 с). Убедитесь в правильной дискриминации пика.
      

4. 
   Изучение основных параметров и формы линии мессбауэровского спектра.
   

4. 
   Изучение магнитного сверхтонкого взаимодействия в спектре -фазы железа (-Fe)
   

Литература.

1. 
   Г. Вертхейм, Эффект Мессбауэра. Издательство «Мир», 1966.
   
2. 
   В.С. Шпинель, Резонанс гамма-лучей в кристаллах, Москва 1969.
   
3. 
   Н.Н. Делягин, Б.А. Комиссарова, Л.Н. Крюкова, В.П. Парфёнова, А.А. Сорокин, Сверхтонкие взаимодействия в твёрдых телах, МГУ 1985.
   
4. 
   А.М. Афанасьев, Мессбауэра эффект, Физическая энциклопедия, том 3, стр.100, Москва 1992.
   
5. 
   С.С. Якимов и В.М. Черепанов, «Мессбауэровские ядра» в справочнике «Физические величины», Москва 1991.