मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी

⁵⁷फे

मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी एक स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीक है जो मोसबाउर प्रभाव पर आधारित है। 1958 में रुडोल्फ मोसबाउर (कभी-कभी लिखित मोएसबाउर, जर्मन: मोसबाउर) द्वारा खोजे गए इस प्रभाव में ठोस पदार्थों में परमाणु गामा किरणों के लगभग परमाणु पुनरावृत्ति-मुक्त उत्सर्जन और अवशोषण सम्मिलित हैं। परिणामी परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी विधि कुछ नाभिकों के रासायनिक वातावरण में छोटे परिवर्तनों के प्रति अति संवेदनशील है।

सामान्यतः, तीन प्रकार के परमाणु इंटरैक्शन देखे जा सकते हैं: आस-पास के इलेक्ट्रॉन घनत्व (जिसे पुराने साहित्य में रासायनिक परिवर्तन भी कहा जाता है) में अंतर के कारण आइसोमेरिक शिफ्ट, परमाणु-पैमाने पर विद्युत क्षेत्र के ढाल के कारण चौगुनी विभाजन; और चुंबकीय Zeeman प्रभाव गैर-परमाणु चुंबकीय क्षेत्रों के कारण विभाजन। परमाणु गामा किरणों की उच्च ऊर्जा और अत्यंत वर्णक्रमीय रेखा चौड़ाई के कारण, मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी ऊर्जा (और इसलिए आवृत्ति) संकल्प के स्थिति में एक अत्यधिक संवेदनशील तकनीक है, जो 10 भागों में केवल कुछ भागों के परिवर्तनों का पता लगाने में सक्षम है।^{11</उप>। यह परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी से पूरी तरह से असंबंधित एक विधि है।}

मूल सिद्धांत

Main article: Mössbauer effect

जिस तरह एक गोली दागे जाने पर बंदूक पीछे हटती है, संवेग के संरक्षण के लिए एक गामा किरण के उत्सर्जन या अवशोषण के दौरान एक नाभिक (जैसे गैस में) को पीछे हटने की आवश्यकता होती है। यदि कोई नाभिक आराम से गामा किरण का उत्सर्जन करता है, तो गामा किरण की ऊर्जा संक्रमण की प्राकृतिक ऊर्जा से थोड़ी कम होती है, लेकिन गामा किरण को अवशोषित करने के लिए आराम से नाभिक के लिए, गामा किरण की ऊर्जा थोड़ी अधिक होनी चाहिए प्राकृतिक ऊर्जा, क्योंकि दोनों ही स्तिथियों में ऊर्जा पीछे हटने के लिए खो जाती है। इसका तात्पर्य है कि परमाणु अनुनाद (समान नाभिक द्वारा समान गामा किरण का उत्सर्जन और अवशोषण) मुक्त नाभिक के साथ अप्राप्य है, क्योंकि ऊर्जा में परिवर्तन बहुत अधिक है और उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा में कोई महत्वपूर्ण ओवरलैप नहीं है।

एक ठोस क्रिस्टल में नाभिक, चूंकि, मुक्त नहीं होते हैं क्योंकि वे क्रिस्टल जाली में बंधे होते हैं। जब एक ठोस में एक नाभिक एक गामा किरण को उत्सर्जित या अवशोषित करता है, तब भी कुछ ऊर्जा को हटना ऊर्जा के रूप में खो दिया जा सकता है, लेकिन इस स्थिति में यह हमेशा असतत पैकेट में होता है जिसे फोनन कहा जाता है (क्रिस्टल जालक के मात्राबद्ध कंपन)। शून्य सहित किसी भी संख्या में फ़ोनों का उत्सर्जन किया जा सकता है, जिसे एक पुनरावृत्ति-मुक्त घटना के रूप में जाना जाता है। इस स्थिति में संवेग का संरक्षण समग्र रूप से क्रिस्टल के संवेग से संतुष्ट होता है, इसलिए व्यावहारिक रूप से कोई ऊर्जा नष्ट नहीं होती है। मोसबाउर ने पाया कि उत्सर्जन और अवशोषण की घटनाओं का एक महत्वपूर्ण अंश पुनरावृत्ति-मुक्त होगा, जिसे लैम्ब-मोसबाउर कारक का उपयोग करके परिमाणित किया गया है। परिणामी स्पेक्ट्रा में, गामा किरण की तीव्रता को स्रोत वेग के कार्य के रूप में प्लॉट किया जाता है। नमूने के गुंजयमान ऊर्जा स्तरों के अनुरूप वेगों पर, गामा किरणों का एक अंश अवशोषित होता है, जिसके परिणामस्वरूप मापी गई तीव्रता में कमी आती है और स्पेक्ट्रम में एक समान गिरावट आती है। डिप्स की संख्या, स्थिति और तीव्रता (जिसे पीक्स भी कहा जाता है; संचरित तीव्रता में डिप्स अवशोषण में चोटियां हैं) अवशोषित नाभिक के रासायनिक वातावरण के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं और नमूने को चिह्नित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

एक उपयुक्त स्रोत का चयन

उपयुक्त गामा-किरण स्रोतों में एक रेडियोधर्मी जनक होता है जो वांछित समस्थानिक में क्षय होता है। उदाहरण के लिए आयरन-57| का स्रोत⁵⁷Fe में कोबाल्ट-57 होता है|⁵⁷Co, जो की उत्तेजित अवस्था में इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा क्षय होता है ⁵⁷Fe, जो बदले में गामा-किरण उत्सर्जन की एक श्रृंखला के माध्यम से जमीनी अवस्था में क्षय हो जाता है जिसमें मोसबाउर प्रभाव प्रदर्शित करने वाला एक सम्मिलित है। रेडियोधर्मी कोबाल्ट अक्सर रोडियम की पन्नी पर तैयार किया जाता है। आदर्श रूप से मूल आइसोटोप का एक सुविधाजनक आधा जीवन होगा। इसके अलावा, गामा-रे ऊर्जा अपेक्षाकृत कम होनी चाहिए, अन्यथा सिस्टम में एक कम रिकॉइल-मुक्त अंश होगा जिसके परिणामस्वरूप खराब सिग्नल-टू-शोर अनुपात और लंबे संग्रह समय की आवश्यकता होगी। नीचे दी गई आवर्त सारणी उन तत्वों को इंगित करती है जिनमें मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए उपयुक्त आइसोटोप होता है। इनमें आयरन-57|⁵⁷Fe अब तक तकनीक का उपयोग करके अध्ययन किया जाने वाला सबसे आम तत्व है, चूंकि आयोडीन-129|¹²⁹आई, टिन-119|¹¹⁹एसएन, और एंटीमनी-121|¹²¹एसबी का भी अक्सर अध्ययन किया जाता है।

मोसबाउर स्पेक्ट्रा का विश्लेषण

जैसा कि ऊपर वर्णित है, मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी में एक अत्यंत सूक्ष्म ऊर्जा संकल्प है और संबंधित परमाणुओं के परमाणु वातावरण में भी सूक्ष्म परिवर्तनों का पता लगा सकता है। सामान्यतः, तीन प्रकार के परमाणु इंटरैक्शन देखे जाते हैं: आइसोमेरिक शिफ्ट, क्वाड्रुपोल स्प्लिटिंग और अति सूक्ष्म मैग्नेटिक स्प्लिटिंग।

आइसोमर शिफ्ट

चित्र 2: रासायनिक परिवर्तन और परमाणु ऊर्जा स्तरों का चतुष्कोणीय विखंडन और मोसबाउर स्पेक्ट्रा

आइसोमर शिफ्ट (δ) (जिसे कभी-कभी रासायनिक परिवर्तन भी कहा जाता है, विशेष रूप से पुराने साहित्य में) एक नाभिक की अनुनाद ऊर्जा में परिवर्तन का वर्णन करने वाला एक सापेक्ष उपाय है (चित्र 2 देखें) इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के कारण इसके एस ऑर्बिटल्स के भीतर। नाभिक में इलेक्ट्रॉन चार्ज घनत्व के आधार पर पूरे स्पेक्ट्रम को या तो सकारात्मक या नकारात्मक दिशा में स्थानांतरित किया जाता है। यह परिवर्तन गैर-शून्य प्रायिकता s कक्षीय इलेक्ट्रॉनों और गैर-शून्य आयतन नाभिक के बीच स्थिर वैद्युत प्रतिक्रिया में परिवर्तन के कारण उत्पन्न होता है।

एस ऑर्बिटल्स में केवल इलेक्ट्रॉनों के नाभिक में पाए जाने की गैर-शून्य संभावना होती है (परमाणु ऑर्बिटल्स # ऑर्बिटल्स के आकार देखें)। चूंकि, पी, डी, और एफ इलेक्ट्रॉन स्क्रीनिंग प्रभाव के माध्यम से एस इलेक्ट्रॉन घनत्व को प्रभावित कर सकते हैं।

आइसोमर शिफ्ट को नीचे दिए गए सूत्र का उपयोग करके व्यक्त किया जा सकता है, जहां K एक परमाणु स्थिरांक है, R के बीच का अंतर_e² और आर_g² उत्तेजित अवस्था और जमीनी अवस्था के बीच प्रभावी परमाणु आवेश त्रिज्या अंतर है, और [Ψ] के बीच का अंतर है_s²(0)]_a और [Ψ_s²(0)]_b नाभिक में इलेक्ट्रॉन घनत्व अंतर है (ए = स्रोत, बी = नमूना)। यहां वर्णित रासायनिक आइसोमर परिवर्तन तापमान के साथ नहीं बदलता है, चूंकि, मोसबाउर स्पेक्ट्रा में दूसरे क्रम के डॉपलर प्रभाव के रूप में जाने वाले सापेक्ष प्रभाव के कारण तापमान संवेदनशीलता होती है। आम तौर पर, इस प्रभाव का प्रभाव छोटा होता है, और आईयूपीएसी मानक आइसोमर शिफ्ट को इसके लिए सही किए बिना रिपोर्ट करने की अनुमति देता है।

${\text{CS}}=K\left(\langle R_{e}^{2}\rangle -\langle R_{g}^{2}\rangle \right)\left([\Psi _{s}^{2}(0)]_{b}-[\Psi _{s}^{2}(0)]_{a}\right).$

इस समीकरण का भौतिक अर्थ उदाहरणों का उपयोग करके स्पष्ट किया जा सकता है:

1. जबकि आयरन-57 में एस-इलेक्ट्रॉन घनत्व में वृद्धि|⁵⁷Fe स्पेक्ट्रम एक ऋणात्मक परिवर्तन देता है क्योंकि प्रभावी परमाणु आवेश में परिवर्तन ऋणात्मक होता है (R के कारण)_e <आर_g), टिन-119 में एस-इलेक्ट्रॉन घनत्व में वृद्धि¹¹⁹Sn समग्र परमाणु आवेश (R के कारण) में सकारात्मक परिवर्तन के कारण सकारात्मक परिवर्तन देता है_e > आर_g).
2. ऑक्सीकृत फेरिक आयन (Fe³⁺) में लौह आयनों (Fe²⁺) क्योंकि फेरिक आयनों के नाभिक में एस-इलेक्ट्रॉन घनत्व डी इलेक्ट्रॉनों द्वारा कमजोर स्क्रीनिंग प्रभाव के कारण अधिक होता है।

आइसोमर शिफ्ट ऑक्सीकरण राज्य, वैधता राज्यों, इलेक्ट्रॉन परिरक्षण और इलेक्ट्रोनगेटिव समूहों की इलेक्ट्रॉन-आरेखण शक्ति का निर्धारण करने के लिए उपयोगी है।

चौगुना विभाजन

चित्र 3: सोडियम नाइट्रोप्रासाइड एक सामान्य संदर्भ सामग्री है जो क्वाड्रुपोल विभाजन को प्रदर्शित करती है।

चौगुना विभाजन परमाणु ऊर्जा स्तरों और आसपास के विद्युत क्षेत्र प्रवणता (EFG) के बीच परस्पर क्रिया को दर्शाता है। गैर-गोलाकार आवेश वितरण वाले राज्यों में नाभिक, यानी वे सभी जिनकी स्पिन क्वांटम संख्या (I) 1/2 से अधिक है, एक परमाणु चतुष्कोणीय क्षण हो सकता है। इस स्थिति में एक विषम विद्युत क्षेत्र (एक असममित इलेक्ट्रॉनिक चार्ज वितरण या लिगेंड व्यवस्था द्वारा निर्मित) परमाणु ऊर्जा स्तरों को विभाजित करता है।

I = 3/2 उत्तेजित अवस्था वाले आइसोटोप के स्थिति में, जैसे ⁵⁷फे या ¹¹⁹Sn, उत्तेजित अवस्था को दो उप-अवस्थाओं m में विभाजित किया जाता है_I= ± 1/2 और मी_I= ±3/2। जमीन से उत्साहित अवस्था संक्रमण एक स्पेक्ट्रम में दो विशिष्ट चोटियों के रूप में दिखाई देते हैं, जिन्हें कभी-कभी डबलट के रूप में संदर्भित किया जाता है। चौगुना विभाजन इन दो चोटियों के बीच अलगाव के रूप में मापा जाता है और नाभिक में विद्युत क्षेत्र के चरित्र को दर्शाता है।

चतुष्कोणीय विखंडन का उपयोग ऑक्सीकरण अवस्था, प्रचक्रण अवस्था, स्थल सममिति और लिगैंड्स की व्यवस्था के निर्धारण के लिए किया जा सकता है।

फ़ाइल: मोसबाउर 57Fe.pdf|अंगूठा|दाहिना|500px|चित्र। 4: मोसबाउर स्पेक्ट्रम और डायग्राम में चुंबकीय Zeeman विभाजन को दर्शाता है ⁵⁷फे.

चुंबकीय अतिसूक्ष्म विभाजन

Zeeman प्रभाव द्वारा वर्णित के रूप में चुंबकीय हाइपरफाइन विभाजन नाभिक और आसपास के किसी भी चुंबकीय क्षेत्र के बीच बातचीत का परिणाम है। स्पिन I वाला एक नाभिक चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में 2I + 1 उप-ऊर्जा स्तरों में विभाजित हो जाता है। उदाहरण के लिए, की पहली उत्तेजित अवस्था ⁵⁷स्पिन अवस्था I के साथ Fe नाभिक = 3/2 m के साथ 4 गैर-पतित उप-अवस्थाओं में विभाजित हो जाएगा_I +3/2, +1/2, -1/2 और -3/2 के मान। 10 के क्रम में होने के कारण समान दूरी वाले विभाजनों को हाइपरफाइन कहा जाता है⁻⁷ eV. चुंबकीय द्विध्रुव संक्रमण#चयन नियम का अर्थ है कि उत्तेजित अवस्था और जमीनी अवस्था के बीच संक्रमण केवल वहीं हो सकता है जहाँ m_I 0 या 1 या -1 से बदलता है। यह 3/2 से 1/2 संक्रमण के लिए 6 संभव देता है।

विभाजन की सीमा नाभिक में चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के समानुपाती होती है, जो बदले में नाभिक के इलेक्ट्रॉन वितरण (रासायनिक वातावरण) पर निर्भर करती है। विभाजन को मापा जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक दोलन स्रोत और एक फोटॉन डिटेक्टर (चित्र 5 देखें) के बीच रखे गए एक नमूना पन्नी के साथ, जिसके परिणामस्वरूप एक अवशोषण स्पेक्ट्रम होता है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है। चुंबकीय क्षेत्र से निर्धारित किया जा सकता है। चोटियों के बीच की दूरी अगर परमाणु राज्यों के क्वांटम जी-कारक ज्ञात हैं। कई लोहे के यौगिकों सहित फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों में, प्राकृतिक आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र काफी मजबूत होते हैं और उनके प्रभाव स्पेक्ट्रा पर हावी होते हैं।

सभी का संयोजन

तीन Mössbauer पैरामीटर: आइसोमर शिफ्ट, क्वाड्रुपोल स्प्लिटिंग और हाइपरफाइन स्प्लिटिंग का उपयोग अक्सर मानकों के लिए स्पेक्ट्रा की तुलना में किसी विशेष यौगिक की पहचान करने के लिए किया जा सकता है। कुछ स्तिथियों में, मोसबाउर सक्रिय परमाणु के लिए एक परिसर में एक से अधिक संभावित स्थिति हो सकती है। उदाहरण के लिए, मैग्नेटाइट की क्रिस्टल संरचना (Fe₃O₄) लोहे के परमाणुओं के लिए दो अलग-अलग साइटों का समर्थन करता है। इसके स्पेक्ट्रम में 12 चोटियाँ हैं, प्रत्येक संभावित परमाणु साइट के लिए एक सेक्सेट, मोसबाउर पैरामीटर के दो सेटों के अनुरूप है।

कई बार सभी प्रभाव देखे जाते हैं: आइसोमर शिफ्ट, चौगुनी विभाजन और चुंबकीय Zeeman प्रभाव। ऐसे स्तिथियों में आइसोमर शिफ्ट सभी लाइनों के औसत से दिया जाता है। चतुष्कोणीय विखंडन जब सभी चार उत्तेजनीय सबस्टेट्स को समान रूप से शिफ्ट किया जाता है (दो सबस्टेट्स को उठाया जाता है और अन्य दो को उतारा जाता है) आंतरिक चार लाइनों के सापेक्ष बाहरी दो लाइनों की शिफ्ट द्वारा दिया जाता है (सभी आंतरिक चार लाइनें सबसे बाहरी के विरोध में शिफ्ट होती हैं) दो पंक्तियाँ)। सामान्यतः फिटिंग सॉफ्टवेयर का उपयोग सटीक मूल्यों के लिए किया जाता है।

इसके अलावा, विभिन्न चोटियों की सापेक्ष तीव्रता एक नमूने में यौगिकों की सापेक्ष सांद्रता को दर्शाती है और इसका उपयोग अर्ध-मात्रात्मक विश्लेषण के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, चूंकि फेरोमैग्नेटिक घटनाएं आकार पर निर्भर होती हैं, कुछ स्तिथियों में स्पेक्ट्रा सामग्री के क्रिस्टलीय आकार और अनाज संरचना में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है।

मोसबाउर उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी

मोसबाउर उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी का एक विशेष रूप है जहां उत्सर्जक तत्व जांच नमूने में है, और अवशोषक तत्व संदर्भ में है। सामान्यतः, तकनीक को लागू किया जाता है ⁵⁷क्या/⁵⁷Fe जोड़ी। हाइड्रोडीसल्फराइजेशन में उपयोग किए जाने वाले असफ़ल सह-मो उत्प्रेरकों में कोबाल्ट साइटों का एक विशिष्ट अनुप्रयोग विशेषता है। ऐसे में सैंपल के साथ डोपिंग की जाती है ⁵⁷क्या।

अनुप्रयोग

तकनीक की कमियों में गामा किरण स्रोतों की सीमित संख्या और नाभिक की पुनरावृत्ति को खत्म करने के लिए नमूने ठोस होने की आवश्यकता है। मॉसबॉयर स्पेक्ट्रोस्कोपी नाभिक के रासायनिक वातावरण में ऑक्सीकरण राज्य परिवर्तन, एक विशेष परमाणु पर विभिन्न लिगेंड के प्रभाव और नमूने के चुंबकीय वातावरण सहित सूक्ष्म परिवर्तनों के प्रति अपनी संवेदनशीलता में अद्वितीय है।

एक विश्लेषणात्मक उपकरण के रूप में मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी भूविज्ञान के क्षेत्र में उल्कापिंडों और चंद्रमा की चट्टानों सहित लौह युक्त नमूनों की संरचना की पहचान करने के लिए विशेष रूप से उपयोगी रहा है। मोसबाउर स्पेक्ट्रा के सीटू डेटा संग्रह को मंगल ग्रह पर लौह समृद्ध चट्टानों पर भी किया गया है। एक अन्य अनुप्रयोग में, मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग लौह उत्प्रेरकों में चरण परिवर्तनों को चिह्नित करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, जो फिशर-ट्रॉप्स संश्लेषण के लिए उपयोग किए जाते हैं। जबकि शुरू में हेमेटाइट (Fe₂O₃), ये उत्प्रेरक मैग्नेटाइट (Fe₃O₄) और कई सीमेन्टाईट ऐसा लगता है कि कार्बाइड के निर्माण से उत्प्रेरक गतिविधि में सुधार होता है, लेकिन यह उत्प्रेरक कणों के यांत्रिक विखंडन और घर्षण का कारण भी बन सकता है, जिससे प्रतिक्रिया उत्पादों से उत्प्रेरक के अंतिम पृथक्करण में कठिनाई हो सकती है। ओलेफिन के चयनात्मक ऑक्सीकरण के दौरान सुरमा (एंटीमनी) के ऑक्सीकरण राज्य में सापेक्ष एकाग्रता परिवर्तन को निर्धारित करने के लिए मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी का भी उपयोग किया गया है। पकाना के दौरान, एंटीमनी युक्त टिन डाइऑक्साइड उत्प्रेरक में सभी एसबी आयन +5 ऑक्सीकरण अवस्था में परिवर्तित हो जाते हैं। उत्प्रेरक प्रतिक्रिया के बाद, लगभग सभी Sb आयन +5 से +3 ऑक्सीकरण अवस्था में वापस आ जाते हैं। एंटीमनी न्यूक्लियस के आसपास के रासायनिक वातावरण में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन ऑक्सीकरण राज्य परिवर्तन के दौरान होता है जिसे मोसबाउर स्पेक्ट्रम में आइसोमर शिफ्ट के रूप में आसानी से मॉनिटर किया जा सकता है। बहुत उच्च ऊर्जा विभेदन के कारण सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई दूसरे क्रम के अनुप्रस्थ डॉपलर प्रभाव का निरीक्षण करने के लिए इस तकनीक का भी उपयोग किया गया है।

जैव अकार्बनिक रसायन

मॉसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी को व्यापक रूप से जैव अकार्बनिक रसायन विज्ञान में लागू किया गया है, विशेष रूप से लौह युक्त प्रोटीन और एंजाइम के अध्ययन के लिए। तकनीक का उपयोग अक्सर लोहे के ऑक्सीकरण अवस्था को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। आयरन-सल्फर प्रोटीन, ferritin, और साइटोक्रोमेस सहित हीम प्रमुख लौह-युक्त जैव-अणुओं के उदाहरण हैं। ये अध्ययन अक्सर संबंधित मॉडल परिसरों के विश्लेषण द्वारा पूरक होते हैं। विशेष रुचि का क्षेत्र लौह प्रोटीन द्वारा ऑक्सीजन सक्रियण में सम्मिलित मध्यवर्ती का लक्षण वर्णन है। का कंपन स्पेक्ट्रा ⁵⁷Fe-समृद्ध जैव अणु परमाणु अनुनाद कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी (NRVS) का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें नमूना को Mössbauer अवशोषक आवृत्ति पर केंद्रित सिंक्रोट्रॉन-जनित एक्स-रे की एक श्रृंखला के माध्यम से स्कैन किया जाता है। स्पेक्ट्रम में स्टोक्स और एंटी-स्टोक्स शिखर कम आवृत्ति कंपन के अनुरूप हैं, 600 सेमी से कई नीचे⁻¹ कुछ 100 सेमी से कम के साथ^-1.

मोसबाउर स्पेक्ट्रोमीटर

चित्र 5: ट्रांसमिशन-शैली मोसबाउर स्पेक्ट्रोमीटर का एक योजनाबद्ध दृश्य

Mössbauer स्पेक्ट्रोमीटर एक उपकरण है जो Mössbauer स्पेक्ट्रोस्कोपी करता है, या एक उपकरण जो नमूने में मौजूद Mössbauer नाभिक के रासायनिक वातावरण को निर्धारित करने के लिए Mössbauer प्रभाव का उपयोग करता है। यह तीन मुख्य भागों से बनता है; एक स्रोत जो डॉपलर प्रभाव उत्पन्न करने के लिए आगे और पीछे चलता है, एक संपार्श्विक जो गैर-समानांतर गामा किरणों और एक डिटेक्टर को फ़िल्टर करता है।

नासा के मार्स एक्सप्लोरेशन रोवर मिशन में दो रोवर्स द्वारा (MB) MIMOS II नामक एक लघु मोसबाउर स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग किया गया था।

⁵⁷फे मोसबाउर स्पेक्ट्रोस्कोपी

रासायनिक आइसोमर शिफ्ट और चौगुनी विभाजन का मूल्यांकन सामान्यतः एक संदर्भ सामग्री के संबंध में किया जाता है। उदाहरण के लिए, लोहे के यौगिकों में, लोहे की पन्नी (40 माइक्रोमीटर से कम मोटाई) का उपयोग करके मोसबाउर पैरामीटर का मूल्यांकन किया गया था। मैटेलिक आयरन फ़ॉइल से छह-लाइन स्पेक्ट्रम का केन्द्रक -0.1 mm/s (कोबाल्ट/रोडियाम स्रोत के लिए) है। अन्य लोहे के यौगिकों में सभी बदलावों की गणना इस -0.10 mm/s (कमरे के तापमान पर) के सापेक्ष की जाती है, यानी, इस स्थिति में आइसोमर परिवर्तन Co/Rh स्रोत के सापेक्ष होते हैं। दूसरे शब्दों में, Mössbauer स्पेक्ट्रम का केंद्र बिंदु शून्य है। शिफ्ट मान 0.0 mm/s के सापेक्ष भी रिपोर्ट किए जा सकते हैं; यहाँ, पाली लोहे की पन्नी के सापेक्ष हैं।

छह-पंक्ति वाले लोहे के स्पेक्ट्रम से बाहरी रेखा की दूरी की गणना करने के लिए:

$V={\frac {c\,B_{\text{int}}\,\mu _{\rm {N}}}{E_{\gamma }}}(3g_{n}^{e}+g_{n})$

जहाँ c प्रकाश की गति है, B_int धात्विक लोहे का आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र है (33 T), एम_N परमाणु चुंबकत्व है (3.1524512605×10⁻⁸ eV/T), और_γ उत्तेजन ऊर्जा है (14.412497(3) keV), जी_n जमीनी राज्य परमाणु विभाजन कारक है (0.090604/(I), जहां समभारिक प्रचक्रण I =1⁄2) और जी^e
_n का उत्तेजित अवस्था विभाजन कारक है ⁵⁷Fe (-0.15532/(I), जहां I =3⁄2).

उपरोक्त मानों को प्रतिस्थापित करने पर V = प्राप्त होगा10.6258 mm/s.

अन्य मूल्यों का उपयोग कभी-कभी लोहे की पन्नी के विभिन्न गुणों को दर्शाने के लिए किया जाता है। सभी स्तिथियों में V में कोई भी परिवर्तन केवल आइसोमर शिफ्ट को प्रभावित करता है न कि चौगुनी विभाजन को। Mössbauer प्रभाव के अनुप्रयोगों पर अंतर्राष्ट्रीय बोर्ड के रूप में, Mössbauer स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए प्राधिकरण, एक विशेष मूल्य निर्दिष्ट नहीं करता है, 10.60 mm/s से 10.67 mm/s के बीच कुछ भी उपयोग किया जा सकता है। इस कारण से उपयोग किए गए स्रोत के सापेक्ष आइसोमर शिफ्ट मान प्रदान करने की अत्यधिक अनुशंसा की जाती है, लौह पन्नी के लिए नहीं, स्रोत के विवरण (मुड़ा हुआ स्पेक्ट्रम के गुरुत्वाकर्षण का केंद्र) का उल्लेख करते हुए।

यह भी देखें

• अल्फा कण स्पेक्ट्रोस्कोपी
• गामा जांच
• गामा किरण स्पेक्ट्रोमीटर
• आइसोमेरिक शिफ्ट
• तरल जगमगाहट गिनती
• मास स्पेक्ट्रोमेट्री
• मोसबाउर प्रभाव
• परेशान कोणीय सहसंबंध
• कोलाहल प्रभाव
• कुल अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी
• जगमगाहट काउंटर
• एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी

बाहरी संबंध

• Mössbauer Effect Data Center page, including periodic table of Mössbauer isotopes
• Introduction to Mössbauer Spectroscopy — RSC site
• Mössbauer Spectroscopy: A Powerful Tool in Scientific Research
• "Mossbauer Spectroscopy – A Rewarding Probe of Morphological Structure of Semiconducting Glasses ", P. Boolchand in Physical Properties of Amorphous Materials (Institute for Amorphous Studies Series), Springer US, Eds.: David Adler, Brian B. Schwartz, Martin C. Steele
• The program MossA provides a straightforward approach to the fitting of ⁵⁷Fe conventional and synchrotron energy-domain Mössbauer spectra
• MossA is written in the MATLAB programming language. The source code can be obtained from its github repository
• Mössbauer Spectroscopy – Principles and Applications – Prof. Dr. Philipp Gütlich Emeritus Professor Mainz University – Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie Johannes Gutenberg-Universität Mainz