Mössbauerspectroscopie

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Mössbauerspectroscopie is een spectroscopische techniek die gebruikmaakt van het Mössbauereffect. Deze techniek behoort tot het vakgebied van de nucleaire vaste stoffysica.

Basisprincipe[bewerken]

Een Mössbauerspectrum van 57Fe

In zijn basisuitvoering bestaat een Mössbauerspectroscopieopstelling uit een bron met radioactieve atomen en een te bestuderen materiaal dat dezelfde soort atomen bevat (in de meeste gevallen 57Fe). Daarachter wordt een detector geplaatst die de hoeveelheid radioactiviteit meet dat het te onderzoeken materiaal doorlaat. Doordat de radioactieve bron door het Mössbauereffect gammastralen kan uitzenden die geen energie hebben verloren door een terugslag, kan het te onderzoeken materiaal deze gammastralen weer absorberen. Ook deze absorptie moet dan plaatsvinden zonder dat er sprake is van energieverlies door een terugslag.

Door nu de bron met verschillende snelheden te bewegen (enkele mm/s) krijgen de uitgezonden gammastralen een dopplerverschuiving ten opzichte van hun oorspronkelijke energie. Als de energie van de gammastralen nu precies overeenkomt met een energieovergang van de absorber wordt de straling geabsorbeerd en krijgen we een dip in het doorlaatspectrum. Als de energie van de gammastralen niet overeenkomt met een energieovergang van de absorber wordt de straling niet geabsorbeerd en wordt er veel straling door de absorber doorgelaten. Het is nu mogelijk om een grafiek te maken van de hoeveelheid doorgelaten straling door de absorber en de snelheid van de bron. Dit geeft een grafiek met karakteristieke pieken (spectrum) waaruit informatie over de chemische omgeving en magnetisme van de atomen in de absorber gehaald kan worden.

Er is slechts een beperkt aantal atomen die met een relatief grote waarschijnlijkheid (de f-fractie) radioactieve straling zonder terugslag kunnen uitzenden. Hierdoor is deze techniek beperkt tot een klein aantal isotopen waaronder: 57Fe, 119Sn, 129I en 121Sb.

Toepassingen[bewerken]

  • Mössbauerspectroscopie wordt voornamelijk gebruikt om de chemische omgeving van atomen te bestuderen. Ook kan zeer veel informatie verkregen worden over de magnetische eigenschappen met deze methode.
  • De onbemande Mars Exploration Rover-wagentjes Spirit en Opportunity, die in 2004 op de planeet Mars geland zijn; hadden een Mössbauerspectroscopieopstelling aan boord om de bodem van de planeet te onderzoeken. Het instrument was gemonteerd op de robotarm waarmee het instrument tegen de bodem werd gehouden. De spectrometers konden ijzerhoudende fasen in de bodem identificeren en de verdeling van de verschillende oxidatietoestanden van ijzer tussen die fasen bepalen. Opportunity kon daarmee de aanwezigheid van jarosiet en hematiet in de bodem van Meridiani Planum aantonen.[1]
Bronnen, noten en/of referenties
  1. Klingelhöfer, G. G., et al. (2004). "Jarosite and Hematite at Meridiani Planum from Opportunity's Mössbauer Spectrometer." Science, 306(5702), 1740-1745.