طیف‌بینی موسباور

یک طیف جذبی موسباور برای ⁵⁷Fe

طیف‌بینی موسباور (به آلمانی: Mößbauerspektroskopie)، یک روش طیف‌بینی مبتنی بر اثر موسباور است. این اثر که در سال ۱۳۳۶ خورشیدی توسط رودولف لودویگ موسباور کشف شد، جذب و نشر بدون پس‌زنی پرتو گاما در جامدها را شامل می‌شود.

اثر موسباور

زمانیکه یک هسته آزاد (هسته اتم در حالت گازی) پرتو ساطع می‌کند، بخشی از انرژی فوتون خروجی به سبب پس‌زنی هسته از بین می‌رود و این مسئله سبب پدید آمدن فوتون‌هایی با انرژی نامعین می‌گردد. با این وجود، در هستهٔ اتم‌های جامد این انرژی به کل جرم وارد می‌شود و با توجه به رابطه زیر مقداری قابل چشم پوشی خواهد داشت:

$E_{\mathrm {R} }={\frac {E_{\mathrm {\gamma } }^{2}}{2Mc^{2}}}$

در این رابطه ER انرژی پس زنی، M جرم هسته، c سرعت نور و Eγ انرژی اشعه γ گامای گسیل شده می‌باشد. این حالت شبیه تفاوت در دو موقعیت پرتاب یک گلوله به سمت هدف از درون قایق در دریاچه (همراه پس‌زنی) و قایق در دریاچه یخ زده (بدون پس زنی) می‌باشد. در عمل، تنها کسر کوچکی از هسته‌ها، حتی در مواد جامد، در نشر پرتو گاما دچار پس زنی نمی‌شوند. در بین این دسته مواد ایزوتوپ‌های ¹¹⁹Sn و ⁵⁷Fe از اهمیت کاربردی بالاتری برخوردارند.

طیف‌بینی

تحولی که کشف اثر موسباور در آنالیز مواد ایجاد نمود به رزولوشن بالای این تکنیک بازمی‌گردد. اگر E مقدار مطلق انرژی و E∆ پهنای این خط انرژی باشد، رزولوشن با E/E∆ بدست می‌آید. بیشترین رزولوشن که با دیگر تکنیک‌های آنالیزی بدست می‌آید، ۱۰^۲ تا ۱۰^۴ است. این در حالی است که در طیف‌بینی موسباور رزولوشن به حدود ۱۰^۱۲ می‌رسد. این عدد معادل تشخیص یک ذره غبار پشت یک فیل یا یک ورق کاغذ در فاصله بین خورشید و زمین است! از طرفی این وضوح انرژی فوق‌العاده، از مرتبهٔ برهم کنش‌های هایپرفاین هسته می‌باشد؛ بنابراین اثر موسباور را می‌توان برای شناسایی محیط الکترونی در نمونه از طریق برهم‌کنش هایپرفاین بکار برد. جهت مطالعه برهمکنش‌های هسته و الکترون به طیفی از پرتوهای گاما نیاز است. بدین منظور با حرکت دادن چشمه نسبت به نمونه (جاذب) و پدیدآوردن شیفت انرژی دوپلر نمونه را تحت تابش طیفی از پرتوهای گاما قرار می‌دهند.

منابع

• مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Mössbauer spectroscopy». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۲ نوامبر ۲۰۲۴.
• معرفی طیف‌سنجی موزبائر و مروری بر کاربردهای آن، ندا سادات فعال نظری، دانشگاه بوعلی همدان