83.Методы квадрупольного и гамма резонанса: основы метода, техника эксперимента. Практическое применение.

Я КР – явл-ие резон погл-ия или испуск электромагн эн-ии, обусловленное существованием зав-ти части эн-ии электронно-ядерного вз-ия от взаимной ориентации несимметр распред-ия зарядов ат ядра и Э ат оболочек, а также зарядов, лежащих за пределами атомов. Суть: изменение взаимной ориентации распределенных зарядов ат ядра и окруж-х его Э, расположенных на соотв-х оболочках вокруг ядра имеет дискрет хар-р. Это обусловило появление ур-ей Е, м/у кот возможно протекание переходов hv_Q (v_Q- частота ядер). Мерой отклонения от сферич симметрии распред-ия эл заряда ат ядра явл-ся электрич квадрупольный момент e*q, где е-заряд Э, q- квадруп момент ядра. Сущ-т 4 типа ядер. 1) ядра сфер симметрии (I=0, I – результир спин ядра, магн мом μ_n=0). Заряд ядра и сумма масс протонов и нейтронов выр-ся четными числами – магнито-неактив ядра; 2) магнитоактив ядра I=1/2, μ_n≠0 – неквадрупольн ядра; 3) эл-ты у кот I>1, μ_n≠0, eq>0; 4) I>1, μ_n≠0, eq<0. 3 и 4 – квадрупольн ядра. Если резон спин ядра и его магн момент μ_n=0, то распред зарядов в ядре хар-ся сферич симметрией и квадруп мом отсутств-т. Распред заряда остается сфер, т.е. eq=0 когда результир ядерн спин =1/2. След. μ_n≠0. Если I>1, т.е. μ_n≠0, то сфер симметрия нарушается, появл-ся квадруп мом ≠0, при этом возможно 2 варианта: eq>0 – расперед заряда вытянуто вдоль вертик оси; eq<0 – ориентировано перпендик этой оси. Все известные величины eq лежат в пределах от -2 до 10 барн. Эффект ЯКР набл-ся на ядре ограниченного числа эл-тов (неск десятков вкл изотопы). Ядра H, C, F, P и др эл-тов квадруп мом не имеют и спектра ЯКР не дают. Наиб часто м-дом ЯКР исследуют галогенсод-ие в-ва. Электронное окружение квадруп ядра в мол-ле созд-т неоднородное эл поле, еот хар-ся опред градиентом напряж-ти на ядре. Эн-ия ядра с электрич квадруп мом eQ взаим-т с градиентом поля eq. Эн-ия такого вз-ия зав-т от ориентации эллипсоид квадруп ядра относит поля, а ее мерой явл-ся константа квадруп вз-ия. eq-eQ=e²qQ. Аналогично тому как квант-ся эн-ия вращающегося ядра, квантуется и эн-ия квадруп вз-ия, т.е. возможны разл ориентации ядер квадруп мом и соотв ур. Эти уровни присущи данной молек сис-ме, т.е. явл-ся ее св-вом в отличие от зеемановских уровней в спектроскопии ЯМР и неспар Э в ЭПР, кот возн-т при возд-ии пост внеш МП. Разности Е, а также сами Е ЭП зав-т от вел е и от градиента неоднородного ЭП eq, имеют небольш знач и поэтому соотв-ие энергет переходы набл-ся в радиочастот диапазоне. Поглощ излучения, обусл квадруп переходами, м набл-ть только в твердом в-ве, т.к. в газе и ж-ти дв-ие мол-л усредн-т градиент электрич погл-ия мол-л и расщепления квадруп ур эн-ии не происходит. Исп-т для исслед-ия полимеров орг и неорг с целью уст-ия упорядоченности их стр-ры.

Гамма- резонансная (Мёсс-Бауэровская) – М-Б. М-д осн на резон погл-ии γ-квантов ат ядрами в ТТ без потери части эн-ии на отдачу ядра. При этом внутр эн решетка ТТ не изм-ся, т.е. не происх-т возб-ия колеб квантов (фотонов) – эф. Мёсс- Бауэра. Эф МБ позв-т набл-ть ядерное рез погл-ие со спектр линиями естеств ширины, кот обычно лежит в инт-ле 10^-9-10⁵ эВ, что соотв-т времени жизни первых возбужденных (мёссбауэровских) ядер уровней τ = 10^-6- 1 0^-10 с. Д/созд-ия стац-ого ист-ка МБ изл-ия с такими низкими знач-ми времени жизни необх поддерживать кол-во короткоживущих возб состояния ядер в ТТ в течении всего времени эксперимента. Д/этого чаще всего исп-т долгоживущие материнские радионуклиды, кот распад-ся и созд-т короткоживущие МБ-уровни. Резонансн. __________ возможно только при Е₀=Е₀^’ (эн-ии излуч-его и поглощ-его ядер соотв-но). Д/набл-ия спектра поглощ необх контролируемым образом изл-ть эн-ию ΔЕ γ-квантов и найти зав-ть инт-ти пучка γ-квантов, прошедшего ч/з поглотитель как ф-ию этого изменения. Наиб удобный м-д – доплеровское измен-ие ΔЕ, возник-ее при перемещении ист-ка изл-ия/погл-ия с варьируемой скоростью. Тогда ΔЕ_Д=Е₀*v/c. Величины электрон-ядерных вз-ий, обусл-х наличие Е₀ и Е₀' д/одинак нуклидов соотв-т диапазону скоростей v в инт -10 - +10 см/с обычно сост-т 10^-6 эВ. Измеряя инт-ть γ-изл-ия, прошедшего ч/з поглотитель как ф-ию от v получают МБ-спектр, хар-кой кот явл-ся положение линий на шкале скоростей, а также их число, относит форма и площадь. Все нерезон процессы поглощения γ-изл-ия в в-ве от v не зав-т. Вид МБ-спектров: рис. а) резон линии при v=0; б) δ- изомерный сдвиг;

Применение м-да: изучение электронной и спиновой стр-ры хим в-ва, Ме, сплавов. Тверд р-ров, фазового состава, дефектности, фазовых переходов, упорядоченности стр-рв материалов.