ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Области применения радиоактивных изотопов в качестве меченых атомов из "Строение и свойства металлических сплавов " Ниже рассматриваются использование эффекта Мессбауэра и авторадиографические исследования. [c.460] Как уже было сказано, v-излучение возникает при квантовых переходах внутри атомных ядер. [c.460] Таким образом, появляется возможность судить о влиянии раздичных внешних воздействий (температура, химический состав, магнитные или электрические поля, деформация и т. д.), а также процессов внутри кристалла на энергию ядра. Разумеется, влияние это не так сильно, как на энергию электронов, и наблюдаемые изменения малы, однако линия поглощения чрезвычайно узка и это позволяет легко заметить даже малые изменения энергии. [c.461] Рассмотрим основные параметры мессбауэровского спектра тонкую структуру и положение центра каждой линии. [c.461] то спектр разделяется на серию линий, в противном случае линия остается нерасщепленной, но уширяется. [c.462] Расщепление такого типа в эффективном (внутреннем) магнитном поле, создаваемом собственными s-электронами атома, впервые наблюдали для ядер Fe в железе и окисле его РегОз (рис. 204). Если расщепление происходит только в поглотителе (в источнике ядра находятся в немагнитном или слабо парамагнитном материале, например в нержавеющей стали), то спектр поглощения состоит из шести линий неодинаковой интенсивности. [c.462] Если поглощающее ядро находится в области кристалла, в которой заряды других ионов или собственных электронов атома (когда распределение их не является сферически симметричным) создают градиент напряженности электрического поля, то линия также расщепляется. Такое расщепление называется квадрупольным. [c.463] Исследование квадрупольного расщепления позволяет получить важную информацию о положении излучающего (или поглощающего) ядра в кристалле, а также о характере поля, создаваемого зарядами кристалла на ядре, о степени искаженности рещетки. [c.463] Важно подчеркнуть, что примесные атомы или другие дефекты могут приводить к отличным от нуля градиентам даже в кубических кристаллах [411]. Примером может служить появление квадрупольного дублета, в кубическом кристалле FeO нестехио-метрического состава (Feo,8s-o,950). [c.463] Таким образом, максимум линии поглощения наблюдается при скорости V ф 0. [c.463] Оба параметра спектра (расщепление и сдвиг) позволяют исследовать электронное строение твердых тел. Хотя принято считать, что электроны наружных оболочек не влияют на характеристики ядер, однако эффект Мессбауэра с его огромной раз-рещающей способностью позволяет заметить сверхтонкое расщепление и ничтожные сдвиги энергии ядерных уровней, возникающие при изменении состояния наружных электронов. Существенно подчеркнуть, что получаемая информация относится к локальному окружению излучающего и поглощающего ядер. [c.463] Химический сдвиг 6, квадрупольное расщепление А и магнитное дипольное взаимодействие Не зависят от распределения электронов вокруг излучающих или поглощающих ядер и поэтому непосредственно характеризуют межатомную связь. [c.463] Наиболее простыми для интерпретации являются, по-видимому, измерения 6, величина которого определяется суммарной электронной плотностью на ядре. Анализ результатов измерений химических сдвигов (Гольданский [412]) показывает, что их значения в химических соединениях железа определяются степенью ионизации атомов. В ионных соединениях железа для Fe + величина б по отношению к нержавеющей стали изменяется в пределах 0,5—0,6 MJuj eK [ --4—4,8 (2,5—3,0 10 эа)], а для ионов Fe +—в интервале 1,3—1,4 мм1сек. Эти ионы не имеют 45-электронов, а число 3 /-электронов равно соответственно 5 и 6. Плотность Зй-электронов на ядре равна нулю, одиако при экранировании 3s- и в меньшей степени 2s- и ls-электронов 3d-электроны уменьшают г 3а(0) тем сильнее, чем их больше. Соответственно увеличение числа З -электронов приводит к появлению отрицательного химического сдвига на ядре Fe . [c.464] Различие сдвигов в соединениях одинаковой валентности объясняется частично ковалентным характером химической связи электронные конфигурации ионов имеют вид 3a 4s , т. е. содержат примесь 45-электронов. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений химического сдвига позволило определить величину X, характеризующую степень ковалентности связи. Для металлического железа была получена электронная конфигурация ЗrfЧs . (у атома железа она имеет вид х. е. [c.464] Рассмотрение состояния примесей внедрения и взаимодействия нх с атомами железа показало, что атомы углерода заряжаются в мартенсите положительно, а азота — отрицательно. Направление магнитного поля Не (следовательно, и направление спиновой поляризации) перпендикулярно оси с мартенсита между атомами железа и углерода возникает сильная а-связь, а между атомами железа и азота — слабая я-связь. Возможно, что образованием а-связи объясняется сильное упрочнение мартенсита при увеличении содержания углерода. [c.465] Излучающие или поглощающие атомы, занимая неэквивалентные положения в решетке, могут иметь различных соседей и, следовательно, различную электронную структуру. Соответственно их вклад в мессбауэровский спектр будет различным из-за разного сверхтонкого взаимодействия. Поэтому возникает возможность различать типы расположения атомов в кристалле и, следовательно, изучать процессы, связанные с перераспределением атомов примеси и матрицы, их сегрегацией, возникновением упорядоченных структур, выделением избыточных фаз из твердого раствора и т. д. [c.465] в работе [413] при изучении систем Fe — С и Fe — N наряду с влиянием состава на спектр аустенита, мартенсита, РезС и Fe4N удалось показать наличие нескольких типов положений, занимаемых атомами железа в аустените и мартенсите. Эти положения отличаются главным образом числом атомов примеси, являющихся ближайшими соседями атомов железа, в связи с чем менялись параметры спектра б, Л и Hg. [c.465] Таким же образом удалось установить, чтО в мартенсите, возникающем после распада легированного аустенита, существует несколько областей, отличающихся количеством атомов легирующего элемента вблизи атома железа, т. е. отмечается сегрегация в микрообъемах. [c.465] Наиболее эффективным в этом случае оказывается измерение Не. Введение примеси меняет величину Не. Так, под влиянием ванадия и хрома величина Не на ядрах Fe уменьшается линейно с увеличением концентрации примесей. [c.465] Вернуться к основной статье