Эффект Мессбауэра в достаточно тонких образцах бериллия
Дубинская Юлия Леонидовна
Московский государственный инженерно-физический институт (технический университет)

Научный руководитель: Петров Валерий Иванович, к.т.н.

Зависимость эффекта от толщины образца описывается известными уравнениями Видеманна-Мессбауэра (в дальнейшем уравнения ВМ). При больших значениях толщины наблюдаются отклонения от этих уравнений. Кроме того, спектр может серьезно усложняться (уширение линий, отклонение формы линий от лоренцевской, ухудшение разрешения), поэтому рекомендуется работать с достаточно тонкими образцами.

В данной работе проверено, в каком диапазоне толщин уравнение ВМ выполняется для бериллия и как это связано с содержанием Fe57. Были проанализированы зависимости амплитуды и площади спектра от эффективной толщины образца при содержании 0,002; 0,003; 0,007; 0,018; 0,019 и 0,087 масс. % Fe57. Все образцы были гомогенизированы.

Спектры снимали на мессбауэровском спектрометре МС1101Э в режиме постоянного ускорения с источником излучения МИКХ кобальт-57. Диаметр пучка гамма-квантов на выходе из блока источника имел диаметр 9 мм; перед образцом ставился коллиматор - диафрагма диаметром 8 мм. Толщина образцов - от 0,3 до 15 мм.

Полученная для сплавов указанных составов зависимость площади спектра S от эффективной толщины Ca представлена на рис.1. Предельное значение эффективной толщины, для которого отклонение эмпирической кривой от уравнения ВМ не превышает 10 %, составляет Са=0,5. При увеличении Са эта разница растет. Зависимость амплитуды спектра от Са имеет аналогичный вид.

рис. 1

Для разных сплавов бериллия предельному значению Са соответствуют разные значения геометрических толщин.

Сплав

Толщина, мм

0,002 масс. % Fe57

7,1

0,003 масс. % Fe57

4,8

0,007 масс. % Fe57

2,0

0.018 масс. % Fe57

0,79

0,019 масс. % Fe57

0,75

0,087 масс. % Fe57

0,16

Величина эффекта в выбранном диапазоне толщин для сплавов бериллий-железо составляет от 2 до 10%, что достаточно для анализа и удовлетворительной интерпретации спектров.

Для экспериментальных образцов в выбранном диапазоне толщин были получены значения изомерного сдвига 0,379 мм/с (относительно нитропруссида натрия), квадрупольного расщепления 0,575 мм/с и ширины линии дублета W = 0,186 мм/c [1, 2].

Для раcчетной толщины образца 0,2 мм была построена зависимость величины эффекта от содержания Fe57 в материале, которую можно вплоть до содержания железа 0,019 масс. % описать прямой линией (рис.2):

y=127,02x.

В дальнейшем наблюдаются отклонения от прямой пропорциональности.

рис. 2

Предлагается использовать эту зависимость для определения содержания малых примесей железа в бериллии.

Список публикаций:

  1. Дубинская Ю. Л., Петров В. И. Учет выполнения уравнения Видемана-Мессбауэра при разрешении спектров. // Научная сессия МИФИ-2001. Сборник научных трудов. Т.9. С. 62. М.:МИФИ, 2001

  2. Ю. Л. Дубинская Величина эффекта Мессбауэра в достаточно тонких образцах бериллия. // Научная сессия МИФИ-2001. Сборник научных трудов. Т.13. С. 145. М.:МИФИ, 2001
(c) АСФ России, 2001