Главная » Просмотр файлов » М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2008)

М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2008) (1133848), страница 19

Файл №1133848 М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2008) (М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2008)) 19 страницаМ.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2008) (1133848) страница 192019-05-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

ES и (EA1, EA2) - энергии переходов в ядрах источника ипоглотителя, соответственно.нии (см. рис. 10.2), расстояние между которыми (квадрупольное расщепление Δ) вэнергетической шкале равно:1eQVzzη2 2(1 + )(10.7)E A1 − E A2 = Δ =23Величина квадрупольного расщепления Δ позволяет (при известном значении η) экспериментально определить абсолютное значение константы квадрупольного взаимодействия eQVzz. Значение градиента электрического поля (ГЭП) на ядре определяется следующими факторами:• геометрией расположения и эффективными зарядами ионов, окружающих резонансное ядро в исследуемом веществе;• присутствием частично заполненных несферических электронных оболочек (p, d,f) в самом резонансном атоме.68Таким образом, в общем случае квадрупольные взаимодействия мессбауэровскогоядра содержат в себе информацию о структуре его атомного окружения в кристаллической решетке и о состоянии собственных валентных оболочек.

Например, в высокоспиновых соединениях Fe(III) (наполовину заполненная 3d-оболочка) и в соединениях Sn(IV) распределение валентных электронов, как правило, сферически симметрично, а небольшое квадрупольное расщепление спектров некоторых из них обусловлено решеточным вкладом в ГЭП. Существенно большее квадрупольное расщеплениенаблюдается для высокоспиновых соединений Fe(II), где основной вклад в ГЭП даетнеспаренный d-электрон (3d6), и для соединений Sn(II), имеющих неподеленнуюэлектронную пару.Количественная интерпретация данных по квадрупольному расщеплению частооказывается, однако, очень сложной задачей и требует привлечения дополнительныхсведений.

Одновременное присутствие в мессбауэровском спектре исследуемого соединения химического сдвига и квадрупольного расщепления, на которые поразному влияют s- и р- электроны, позволяет получить более разностороннюю информацию о состоянии электронной оболочки резонансного атома и локальнойструктуре кристаллической решетки.Магнитное сверхтонкое расщеплениеПод действием магнитного поля Н основное и возбужденное состояние ядра, обладающие соответствующим спином I и магнитным моментом μ, расщепляется на(2I+I) подуровней, энергия которых определяется соотношением:μHm IEm = −= − gμ N Hm I(10.8),Iгде магнитный момент μ=g μNI, g- ядерное гиромагнитное отношение для основного иливозбужденного состояния, μN –ядерный магнетон, mI – проекция спина на направление поляН (mI = I, I-I, …-I).На рис. 10.3 представлена схема ядерных уровней 57Fe.

В этом случае при поглощении резонансного γ-кванта ядро переходит из одного из подуровней основного состояния (Ig = 1/2) на один из четырех подуровней возбужденного состояния (Ie = 3/2).Шесть разрешенных дипольных переходов (Δm=0, ±1) приводят к появлению в мессбауэровском спектре магнитной СТС, состоящей из секстета линий.

Расстояниемежду компонентами магнитной СТС (с учетом соответствующих переходов и значений g) позволяет определить поле Н, действующее на резонансное ядро.При одновременном участии ядра в магнитном и квадрупольном взаимодействияхрасчет энергетических уровней и интенсивности соответствующих переходов усложняется. В частном случае, когда магнитное взаимодействие намного сильнее квадрупольного и электрическое поле имеет аксиальную симметрию, линии магнитной СТСсдвигаются на величину:eQV zz 3 cos 2 θ − 1(10.9),δQ =42где θ - угол между направлениями Vzz и Н.69H=0Vzz= 0H>0Vzz≠ 0H>0Vzz= 0m+ 3 /2+ 1 /2I=3⁄2− 1 /2− 3 /2ES123456− 1 /2I=1⁄2+ 1 /2N∞δν1ν2ν50ν6ν, мм/сРис. 10.3.

Схема ядерных уровней 57Fe: в отсутствие поля и градиента электрического поля (H=0;Vzz=0), в случае магнитного сверхтонкого (H>0; Vzz=0) и комбинированного электрического квадрупольного и магнитного сверхтонкоговзаимодействия (H>0; Vzz ≠ 0;⎮μH⎥ >> eQVzz). ES - энергия перехода в ядрах источника; (1-6) – энергии переходов для ядер поглотителя.

Мессбауэровскийспектр соответствует случаю комбинированного взаимодействия.Если угол θ известен, спектр позволяет определить константу eQVzz. Например, приθ=0 значение eQVzz равно разности расстояний между линиями 1-2 и 5-6 спектра (рис.10.3).Величина внутреннего поля зависит от различных структурных и электронных параметров: числа неспаренных d-электронов, характера химической связи резонансного атома, состава и геометрии катионного окружения и т.д. Таким образом, проявление сверхтонкого магнитного расщепления значительно увеличивает информативность мессбауэровских спектров, позволяя сделать выводы об особенностях электронной, кристаллохимической и магнитных структур изучаемых соединений.70Одна из важных задач, которая может быть решена с помощью мессбауэровскойспектроскопии, – идентификация соединений и фаз, образующихся в тех или иныхпроцессах.

Значения химического сдвига δ, константы квадрупольного взаимодействия eQVzz и поля H можно рассматривать как основные параметры, позволяющиеидентифицировать соединения. К настоящему времени получены спектры огромногочисла веществ и соответствующие параметры приведены в справочниках международного центра “Mössbauer Effect Data Center”. Сопоставление полученных результатов с данными международной базы позволяет во многих случаях однозначно охарактеризовать состав и структуру локального окружения мессбауэровского атома, а также идентифицировать соединения мессбауэровских элементов.10.2.

Получение мессбауэровских спектров соединений железа и олова.Цель работыПрактическое ознакомление с работой мессбауэровского спектрометра; определениестепени окисления и локального анионного окружения атомов железа (олова) в их соединениях.Оборудование и препаратыМессбауэровский спектрометр МС1101Э.Источники резонансного γ-излучения: 57Cо(Rh) или Вa119mSnO3Стандартные поглотители для калибровки шкалы скорости: Na2[Fe(NO)(CN)5]⋅2H2O;α-Fe; α-Fe2O3.Исследуемые соединения железа (FeSO4, Fe2(SO4)3, K4[Fe(CN)6], K3[Fe(CN)6] и др.)или олова (SnO, SnO2, SnS2 и др.). Контрольные образцы смеси этих веществ.Выполнение работыНастоящая работа выполняется, как правило, на двух занятиях.

На первом студентызнакомятся с устройством и работой спектрометра, методикой получения и обработкиспектров ЯГР, проводят калибровку скоростного диапазона. На втором проводят измерения и анализируют полученные спектры соединений железа или олова.1.

Методика регистрации спектров ядерного гамма-резонансаМессбауэровские измерения проводятся на спектрометре МС1101Э, работающемв режиме постоянного ускорения. Блок-схема установки представлена на рис. 10.4.Спектрометр функционирует в циклическом режиме: в пределах каждого цикларавноускоренное движение вибратора (1) соответствует изменению скорости движения источника (3) от максимального отрицательного (движение в направлении от поглотителя (4)) до максимального положительного значения.

Каждому i−тому каналупамяти накопителя (6) соответствует свой (задаваемый заранее) интервал скорости(Δv = vi). В результате каждый цикл скоростной развертки позволяет получить «элементарный» мессбауэровский спектр, представляющий собой зависимость числа импульсов Ni, прошедших через исследуемое вещество-поглотитель (4) при скорости viи зарегистрированных детектором (5), от номера канала.Пересчет номеров каналов (n) в шкалу абсолютных скоростей (ν, мм/с) осуществляется по калибровочным спектрам эталонных поглотителей с хорошо известнойструктурой сверхтонкого расщепления ядерных уровней. В программе управленияспектрометром диапазон задается в относительных единицах.

Например, запись V250соответствует изменению скорости от – 9 до +9 мм/с. Для градуировки «расширен71ных» диапазонов (более ± 8 мм/с) используют эталонные поглотители α-Fe или αFe2O3 (схема спектра на рис. 10.3). Обработка спектра позволяет получить график линейной зависимости в координатах «ν - n» и определить канал, соответствующийскорости ν=0. Для калибровки «узкого» диапазона (примерно ± 3 мм/с) используютNa2[Fe(NO)(CN)5]⋅2H2O. Значения изомерных сдвигов δ, полученные при обработкеспектров исследуемых образцов, пересчитывают относительно центров тяжести спектров эталонных поглотителей, находящихся при комнатной температуре: α-Fe (дляспектров 57Fе) и Ba119SnO3 (для спектров 119Sn).26107915384Рис. 10.4.

Блок-схема мессбауэровской установки. 1 – вибратор; 2- драйвервибратора;3 - источник γ-излучения;4 – поглотитель;5 – детектор;6 - накопитель; 7- усилитель-дискриминатор; 8 – блок питания детектора;9 – блок КАМАК; 10 - компьютер.Для получения спектров используются источники γ−излучения: Ba119mSnO3 (спектрометрия 119Sn) и 57Co, внедренный в металлическую матрицу (Rh или Pd, или Cr)(спектрометрия 57Fе). Гамма-кванты регистрируются детектором сцинтилляционноготипа, состоящим из тонкого (0,5 и 0,15 мм в случае 119Sn и 57Fe, соответственно) кристалла NaI(Tl) и фотоэлектронного умножителя ФЭУ-93.Интенсивность линий мессбауэровского спектра (а, следовательно, и качествоспектра) пропорциональна доле полезного (резонансного) излучения χ (см.

уравнение(10.3)). Поэтому при мессбауэровском измерении выходные сигналы с ФЭУ «направляются» на вход усилителя-дискриминатора (7), с помощью которого из общего фотонного спектра выделяются импульсы, отвечающие резонансным γ-квантам. В случае 119Sn и 57Fe используются участки амплитудного спектра, включающие линии сэнергией 23,8 и 14,4 кэВ, соответственно.Исследуемые образцы (4) представляют собой порошкообразные вещества.

Дляпроведения измерений их обычно помещают в кассету из органического стекла илизапрессовывают в алюминиевую фольгу.722. Подготовка спектрометра к работе.Включить компьютер, включить блок КАМАК, подать высокое напряжение на ФЭУ,закрепить источник резонансного γ-излучения 57Cо(Rh) на штоке вибратора.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
1,36 Mb
Тип материала
Предмет
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6458
Авторов
на СтудИзбе
304
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее