3.6.1 Nguyờn tắc
Trong thực nghiệm đo hiệu ứng Mửssbauer người ta ghi số lượng tử gamma N phỏt ra từ
một nguồn chứa hạt nhõn Mửssbauer sau khi đi qua vật hấp thụ cũng chứa hạt nhõn Mửssbauer đú và khảo sỏt sự phụ thuộc của N vào vận tốc tương đối v giữa nguồn và vật hấp thụ. Phổ nhận được N(v) gọi là phổ Mửssbauer.
Cú 2 phương phỏp đo: Đo hấp thụ và đo phỏt xạ
– Trong phương phỏp đo hấp thụ, vật hấp thụ là vật liệu cần nghiờn cứu, chứa hạt nhõn Mửssbauer, thớ dụ 57Fe. Nguồn gamma chớnh là đồng vị đú được tạo thành từ sự chiếm e (EC) của 57Co như mụ tả trờn hỡnh 3.4
– Phương phỏp phỏt xạ: Phương phỏp này thường ỏp dụng cho trường hợp vật liệu nghiờn cứu khụng chứa hạt nhõn Mửssbauer. Bằng cỏch nào đú, chẳng hạn bằng kỹ thuật khuếch tỏn, đưa hạt nhõn Mửssbauer vào trong lưới tinh thể của vật liệu nghiờn cứu. Nguồn gamma sẽ là vật liệu cần nghiờn cứu đó
được đưa hạt nhõn Mửssbauer vào, cũn vật hấp thụ sẽ là một vật liệu chuẩn
đó biết.
Sự chuyển động tương đối giữa nguồn gamma và vật hấp thụ với vận tốc v, do hiệu ứng Doppler, làm thay đổi năng lượng của bức xạ gamma phỏt xạ thay đổi một lượng ΔE nhưđó tớnh ở trờn.
Trong phương phỏp đo hấp thụ chẳng hạn, nguồn được chuyển động với vận tốc v, khi nguồn chuyển động lại gần vật hấp thụ, năng lượng bức xạ gamma tăng lờn tương ứng với vận tốc v dương, cũn khi nguồn chuyển động ra xa thỡ năng lượng bức xạ gamma giảm đi, tương
ứng với vận tốc v õm. Cứ như vậy, nếu thay đổi vận tốc v, hoặc là theo kiểu nhảy bậc, thớ dụ
từng 0,1 mm/s hoặc là theo kiểu liờn tục, thớ dụ từ 0,01 đến một vài mm/s ta cú thể làm cho năng lượng của cỏc vạch phỏt xạ trựng với cỏc vạch hấp thụ khả dĩ của hạt nhõn trong vật hấp thụ. Cỏc điểm cực tiểu của đồ thị N(v) ứng với cỏc vận tốc v mà tại đú xảy ra hấp thụ cộng hưởng.
3.6.2 Phổ kế Mửssbauer
Sơđồ nguyờn tắc của một phổ kế Mửssbauer được trỡnh bày trờn hỡnh 3.5.
Cỏc gamma từng nguồn 1 được thay đổi năng lượng nhờ hệ dao động cơđiện 4. Sau khi
đi qua vật hấp thụ 2, cỏc lượng tử gamma được ghi bằng đờtộctơ 3, tớn hiệu qua bộ khuếch đại sẽ được chuyển đến bộ phõn tớch một kờnh để tỏch ra cỏc gamma liờn quan đến hiệu ứng Mửssbauer, thớ dụ 14,4 keV của 57Fe. Dao động của hệ 4 được duy trỡ bởi mỏy phỏt dao động 7 cú dạng răng cưa hoặc hỡnh sin. Hệ liờn kết thuận nghịch 8 tạo nờn sự đồng bộ giữa dao
động của hệ 4 với hệ start-stop của mỏy phõn tớch đa kờnh 9. Từ hệ phõn tớch đa kờnh này ta nhận được phổ Mửssbauer.
Hỡnh 3.5
Sơđồ nguyờn tắc phổ kế Mửssbauer
Phổ Mửssbauer đơn giản nhất là phổ cú một cực tiểu. Đú là trường hợp được minh hoạ
trờn hỡnh 3.6: Nguồn gamma là 57Co gắn trờn đế platin (57Co:Pt). platin, crụm, đồng... và một số vật liệu khỏc thường được chọn làm đế cho cỏc đồng vị phúng xạ tạo hạt nhõn Mửssbauer. Cỏc vật liệu này khụng cú từ trường hoặc điện trường bờn trong nờn khụng cú hiệu ứng gỡ lờn hạt nhõn Mửssbauer. Vật hấp thụ là sắt austenit khụng gõy hiệu ứng tỏch vạch đối với năng lượng 14,4 keV, đó được dựng trong trường hợp này.
N(v) 57Co : Pt 2Γ 0 v Hỡnh 3.6 Phổ Mửssbauer đơn vạch của sắt
Nếu vật hấp thụ là vật liệu cú điện từ trường bờn trong tinh thể thỡ hạt nhõn Mửssbauer
định xứ trong tinh thể sẽ chịu tỏc dụng của trường đú và cỏc mức năng lượng sẽ bị tỏch. Số
chuyển dời trạng thỏi sẽ bằng số cực tiểu trong phổ Mửssbauer. Sơđồ chuyển dời trạng thỏi này sẽđược trỡnh bày chi tiết trong phần sau. Phương phỏp của hiệu ứng Mửssbauer cho phộp xỏc định được sự tỏch cỏc mức năng lượng, từđú xỏc định được cỏc đặc trưng của cỏc trường bờn trong vật rắn.
3.7 Nghiờn cứu điện từ trường bờn trong vật rắn