Способ определения угловой зависимости среднеквадратичных смещений атомов
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.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 24/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ (21) 4783789/25 (22) 18.01.90 (46) 30.06.92, Бюл, ¹ 24 (71) Липецкий физико-технический институт
АН УССР (72) В.Г.Ксенофонтов, И.В.Рубан, И.В.Вилкова, Б.Я.Сухаревский и Г.Н.Манянин (53) 539.172.3 (088.8) (56) Алексеевский Н Е. и др, Анизотропия эффекта Мессбауэра в монокристаллах олова при низких температурах. — Письма в
ЖЭТФ 1965, т.2, вып,6, 269 — 274.
Алексеевский Н,Е., Кирьянов А.П, Канизотропии вероятности эффекта Мессбауэра на ядрах Sn в решетке белого олова,—
11
Письма в ЖЭТФ 1969, т.9, вып. 2, с.92-95.
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 мессбауэровских измерений площади резонансного поглощения при использовании мессбауэровского 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.. Ж „1744612 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛОВОЙ
ЗАВИСИМОСТИ СPЕДНЕКВАДРАТИЧНЫХ СМЕЩЕНИЙ АТОМОВ (57) Использование: физика твердого тела, монокристаллы, текстуры кристаллов, ЯГРизмерения. Сущность изобретения: измеряют прошедшее мессбауэровское излучение через составной образец, состоящий из исследуемого и эталонного изотропного поглотителей. 1 з.п, ф-лы, 3 ил.
На фиг,1 показана схема устройства для проведения эксперимента; на фиг.2 — пространственное распределение среднеквадратичных смещений атомов железа в биотите; на фиг.3 — фрагмент структуры биотита, Устройство содержит источник мессбауэровского 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 зависитот направления, Для удобства измерений он имеет одиночную
1744612 а их отношение
Р
S<6 п () (ф (0)
S,(O) n,(O)т,(О) 45
55 линию. Задача по созданию эталонного погл отителя, удовлетворя ю щего указан ным требованиям, решается путем изготовления в слабо поглощающей излучение, например полистирольной, матрице разориентированных частиц соединения или сплава, содержащего необходимое число мессбауэровских атомов. Добиться полной разориентированности поглотителя-эталона проще при применении сплавов и соединений с кубической решеткой, в которой, кроме того, линия поглощения одиночна, Так, поглотитель-эталон для исследований с применением источника Со был при57 готовлен из мелкодисперсных (= 10 мкм) частиц сплава Ее(0,5 — 1 )AI(99,5 — 99-",ь), помещенных в матрицу из полистирола. Аналогичным образом может быть приготовлен эталон для исследований на другом мессбауэровском изотопе, Увеличение содержания Fe свыше 17; нежелательно, так как приводит к уширению линии и появлению магнитной структуры.
Варьируя плотность резонансных ядер, исследуемый образец и эталон можно приготовить с малой эффективной толщиной до максимально возможного угла поворота Om
tz (О 1)/cos О, «1.
В этом случае расчетные формулы для площади под спектром резонансного поглощения монокристального (текстурированного) поглотителя S(O ) и поглотителяэталона S3(O) приобретают вид
S<(OI=A(OIn (6) < (OI0, и
S,(6 =A(6) п,(6 f, (6 О. где и.< (О, и пз(О )-плотности резонансных ядер в исследуемом и эталонном поглотителях соответственно;
A(O) — аппаратурный фактор; а, — сечение резонансного поглощения.
Так как исследуемый образец и поглотитель-эталон находятся в тождественных геометрических условиях, то и,< (О)=
=const n3 (OI и угловая зависимость среднеквадратичных смещений может быть определена с точностью дс постоянной
< r (OI > = (Л/2 ф I и (S, (Ol /Я.<(6)) + con st.
Для установления вида и особенностей угловой зависимости среднеквадратичных смещений, отражающей структуру локаль5
40 ного окружения мессбауэровского атома, значение константы особой роли не имеет.
Однако она может быть определена следующим образом.
1. Из температурной зависимости площади под спектром резонансного поглощения для поликристаллического образца можно определить среднюю (изотропную) величину смещений, например, в дебаев2 ском приближении
2. Определение константы производится по формуле
2 1
<го > = .(<г „(О) > d О, 2л, где <г, (Я> 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 х(у)г.
Полученная зависимость соответствует структуре локального окружения атомов железа, показанного на фиг.3, 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 монокристаллического или текстурированного образца мессбауэровским излучением, регистрации прошедшего излучения при разных углах поворота Оплоскости 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, 1744612 составные части которого имеют одинаковый диаметр и эффективные толщины т(6) и тэ(0) соответственно в исследуемом диапазоне углов О, оцениваемые условиями
tJ6)/cos 0«1, s(os 0«1; а определение угловой зависимости среднеквадратичных смещений < Р (6) проводят по формуле
< „ (6) > = Яф. g In (S> (0) /Я, (6)) + const, где S(6I и $, (6) — площадь под спектром резонансного поглощения эталонного и исследуемого поглотителей;
А — длина волны мессбауэровского излучения;
const — константа, определяемая из температурных измерений среднеквадратичных колебаний атомов в исследуемом поглотителе.
5 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью исследований железосодержащих образцов с применением источника мессбауэровского излучения - Со, облучают составной образец из исследуемо10 го и эталонного поглотителей, в котором эталонный поглотитель изготовлен из мелкодисперсных разориентированных частиц с поперечным размером = 10 мкм сплава Ее(0,5 — 1 g) Al (99,5 — 99 ), помещенных в
15 матрицу из полистирола.
1744612
2 а pyi
ЩгГ
Составитель В. Филиппов
Редактор Л. Веселовская Техред М.Моргентал Корректор С, Черни
Заказ 2194 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
