Versuchsprotokoll Mößbauer-Spektroskopie - carsten-brandt.de

Unter Berücksichtigung der Auswahlregeln (∆I = ±1; ∆m I = 0 oder ±1) erhält man sechserlaubte Übergänge zwischen den magnetisch aufgespaltenen Kernzuständen des 57 Fe.Deshalb besteht auch das Mößbauer-Spektrum von α-Eisen aus sechs Linien, einemSextett. ∆E M gibt den Abstand zwischen den beiden äußeren Linien an und istproportional zur Stärke des magnetischen Hyperfeinfeldes, das in magnetischenMaterialien am Ort der betreffenden Kerne von den Elektronen erzeugt wird. Die Größeder Hyperfeinfelder läßt sich aus den Spektren bestimmen.2. Praktischer Teil [ 3,4 ]In diesem Versuch wurden Prinzip und Funktionsweise eines Mößbauer-Spektrometersanhand der Aufnahme eines Spektrums von α-Eisen demonstriert und die Auswertunggegebener Spektren mit Hilfe des Programms „Trillian“ durchgeführt.Ein modernes Mößbauer-Spektrometer besteht im Wesentlichen aus einer γ-Strahlenquelle mit Antriebseinheit, einem Absorber, welcher die zu untersuchende Probedarstellt, und einem Geiger-Müller-Zählrohr. Die Quelle kann über einenFunktionsgenerator und die Antriebseinheit in schwingende Bewegung versetzt werden,d.h. sie wird mit definierter Geschwindigkeit (einige mm pro Sekunde) beschleunigt aufdie Probe zu bzw. von dieser weg bewegt und somit die Energie des ausgesandten Quantsgemäß des Doppler-Effekts um kleine Beträge erhöht bzw. erniedrigt. Die vom Zählrohrgelieferten Impulse durchlaufen einen Diskriminator zur Unterdrückung vonFehlimpulsen (z. B. durchnatürliche Radioaktivität,kosmische Strahlung, höherenergetischeGammastrahlungbeim 57 Co-Zerfall oder die Rh-Röntgenlinie) und werden ineinem Vielkanal-Analysator mitder Bewegungsgeschwindigkeitder Quelle korreliert, d.h. in einembestimmten,kleinenGeschwindigkeitsintervall auf dieProbe zu oder von ihr weg istjeweils nur ein Kanal zur ZählungAbb.1 Schema eines Mößbauer-Spektrometersder Impulse geöffnet.Wie oben beschrieben, werden alle Geschwindigkeiten bei einer Quellenschwingungzweimal durchfahren, jeweils stehen 1024 Kanäle zur Verfügung. Um ein Spektrum zuerhalten, wird das Rohspektrum rechnerisch in der Mitte gefaltet, so daß letztendlich 512Kanäle zur Auswertung zur Verfügung stehen. Die vom Gerät verwendetenKanalnummern lassen sich in Geschwindigkeiten der Quelle umrechnen, auf diese Weiseläßt sich das Spektrometer eichen.6