Способ определения угловой зависимости среднеквадратичных смещений атомов Советский патент 1992 года по МПК G01N24/00 

&

Использование: физика твердого тела, монокристаллы, текстуры кристаллов, ЯГР- измерения. Сущность изобретения: измеряют прошедшее мессбауэровское излучение через составной образец, состоящий из исследуемого и эталонного изотропного поглотителей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ядерно-физическим методам исследования вещества, а именно к мессбауэровской спектроскопии.

Известен метод наблюдения данного параметра с помощью рентгеновских измерений.

Недостатком этого метода является низкая точность.

Известен способ определения угловой зависимости среднеквадратичных смещений атомов непосредственно из мессбауэ- ровских измерений площади резонансного поглощения при,использовании мессбауэ- ровского источника.

Недостатком исследований данным способом является низкое угловое разрешение, так как для измерения на конкретном угле необходим соответствующий срез монокристалла.

Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых материалов и упрощение способа.

На фиг, 1 показана схема устройства для проведения эксперимента; на фиг.2 - пространственное распределение среднеквадратичных смещений атомов железа в биотите; на фиг.З - фрагмент структуры биотита.

Устройство содержит источник мессба- уэровского излучения 1, коллиматор 2, поглотитель-эталон 3, исследуемый образец 4, детектор 5 излучения.

Сущность изобретения заключается в ведении сэндвича из исследуемого монокристаллического или текстурированного образца и изотропного эталона, имеющих одинаковый диаметр для перекрытия сечения и, следовательно, находящихся в тождественных условиях в смысле геометрии эксперимента, представленной на фиг.1.

Поглотитель-эталон выполнен таким образом, что измерение резонансного поглощения в нем не зависит от направления. Для удобства измерений он имеет одиночную

Nj

4 4

Оч

линию. Задача по созданию эталонного поглотителя, удовлетворяющего указанным требованиям, решается путем изготовления в слабо поглощающей излучение, например полистирольной, матрице разори- ентированных частиц соединения или сплава, содержащего необходимое число мессбауэровских атомов. Добиться полной разориентированности поглотителя-эталона проще при применении сплавов и соеди- нений с кубической решеткой, в которой, кроме того, линия поглощения одиночна.

Так, поглотитель-эталон для исследований с применением источника Со был приготовлен из мелкодисперсных ( 10 мкм) частиц сплава 57Fe(0,5-1 %)AI(99,5-99%), помещенных в матрицу из полистирола. Аналогичным образом может быть приготовлен эталон для исследований на другом мессба- уэровском изотопе. Увеличение содержа- ния Fe свыше 1% нежелательно, так как приводит к уширению линии и появлению магнитной структуры.

Варьируя плотность резонансных ядер, исследуемый образец и эталон можно при- готовить с малой эффективной толщиной до максимально возможного угла поворота вт

t (l9m)/cos#m «1.

В этом случае расчетные формулы для площади под спектром резонансного погло- щения монокристального (текстурирован- ного) поглотителя 3(6 ) и поглотителя- эталона 5Э( $) приобретают вид

SU0 A0)ru(6H 5Э (9) А (0) пэ (6Иэ

а их отношение

s ruCffi ff)

5Э(0 tb(0)f3(0)

где ru (9) и (в )-плотности резонансных ядер в исследуемом и эталонном поглотителях соответственно;

А(6) - аппаратурный фактор;

оь сечение резонансного поглощения.

Так как исследуемый образец и поглоти- тель-эталон находятся в тождественных геометрических условиях, то По(#) const пэ (0} и угловая зависимость среднеквадратичных смещений может быть определена с точностью дс постоянной

й (6) (Л/2 tf In 5Э (в) + const.

Для установления вида и особенностей угловой зависимости среднеквадратичных смещений, отражающей структуру локаль510

15 0

5

0

5

0

5

5

ного окружения мессбауэровского атома, значение константы особой роли не имеет. Однако она может быть определена следующим образом.

Г iy

го2 1- (, г л о

где г (0) складывается из измеряемой величины и искомой константы.

Пример. Исследовался природный биотит. Измерены угловые зависимости площадей под спектрами эталонного и исследуемого поглотителей. Определена дебаевская температура из температурной зависимости площади спектра исследуемого поглотителя.

о„

что дало значение константы 0,007 А ,

По указанным формулам определены угловые зависимости. Полученные зависимости изображены на фиг.2 в виде пространственного распределения среднеквадратичных смещений в координатах x(y)z. Полученная зависимость соответствует структуре локального окружения атомов железа, показанного на фиг.З.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа состоят в следующем: расширение диапазона исследований методом Мессбауэровской спектроскопии; универсательность эталона для конкретного изотопа; применимость на стандартном оборудовании.

Формула изобретения 1. Способ определения угловой зависимости среднеквадратичных смещений атомов, заключающийся в облучении моно- крмсталлического или текстурированного образца мессбауэровским излучением, регистрации прошедшего излучения при разных углах поворота Эплоскости образца по отношению к направлению падения мессбауэровского излучения, накоплении мессбауэровского спектра для каждого угла поворота, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых материалов и упрощения способа, облучают составной образец из исследуемого монокристаллического или текстурированного и эталонного поглотителей с изотропным резонансным поглощением,

составные части которого имеют одинаковый диаметр и эффективные толщины t(#J и т.э(0) соответственно в исследуемом диапазоне углов в, оцениваемые условиями )/cos 0«1, 1э( в« 1, а определение угловой зависимости среднеквадратичных смещений г (#J проводят по формуле

Ј (6) - tf/2-tf In S8 (6) /SL,® + const, „Л облучают составной образец из исследуемо86 v v-y 7 ь « / ouv J IflrftM ятялпымпгп ппглптмтопои в i nrnnniui

10 го и эталонного поглотителей, в котором эталонный поглотитель изготовлен из мелкодисперсных разориентированных частиц с поперечным размером « 10 мкм сплава 57Fe(0,5-1%) AI (99,5-99%), помещенных в

где 5(0) и S (в) - площадь под спектром резонансного поглощения эталонного и исследуемого поглотителей;

Я-длина волны мессбауэровского излучения;

ft

1 I

const - константа, определяемая из температурных измерений среднеквадратичных колебаний атомов в исследуемом поглотителе.

облучают составной образец из исследуемоrftM ятялпымпгп ппглптмтопои в i nrnnniui

го и эталонного поглотителей, в котором эталонный поглотитель изготовлен из мелкодисперсных разориентированных частиц с поперечным размером « 10 мкм сплава 57Fe(0,5-1%) AI (99,5-99%), помещенных в

матрицу из полистирола.

Фиг.1

yt

фиг2

0№г1 Л

V

ФигЗ