Espectroscopia mossbauer

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ESPECTROSCOPIA MÖSSBAUER






FELIPE LIMA

GUILHERME PEREIRA

HEITOR CRISTO CLEM DE OLIVEIRA
TIAGO BRISTT GONORING













Vitória, 9 de junho de 2010


INTRODUÇÃO

Mössbauer nasceu em 1929 em Munich, onde fez seus estudos até terminar o doutorado em 1957. Foi durante os estudos para o doutorado que ele observou pela primeira vez o efeitoque leva seu nome. A absorção ressonante para radiação emitida por transições nucleares já era investigada há algum tempo mas os primeiros resultados experimentais satisfatórios só foram obtidos por Mössbauer. Além do experimento, cujos dados estão apresentados na figura 4, ele apresentou o modelo teórico adequado que explicava os resultados e apontava para as possíveis razões dos insucessosanteriores. A emissão livre de recuo é o principal ponto da .descoberta.Mössbauer recebeu o Prêmio Nobel em Física em 1961 pelo seu trabalho, dada a imediata repercussão e enormes possibilidades de utilização da técnica.


Espectroscopia Mössbauer – Fundamentação Teórica

Ao longo dos últimos 30 anos, o exótico efeito de ressonância nuclear observado pela primeira vez pelo cientista RudolphL. Mössbauer tem evoluido até ser hoje uma técnica espectroscópica perfeitamente estabelecida, chamada de Espectroscopia Mössbauer (EM). A técnica envolve emissão e absorção ressonante de raios gama pelos núcleos de diversos elementos da tabela periódica, sendo, portanto uma espectroscopia ‘nuclear’, uma prima da Ressonância Magnética Nuclear (RMN). A EM fornece uma poderosa ferramenta para oestudo estrutural, químico e magnético da materia condensada.
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Essencialmente, o processo ressonante consiste na emissão de radiação γ por um núcleo excitado e na absorção dessa radiação por um outro núcleo idêntico, sem perda de energia pelo recuo dos núcleos, se o emissor ou o absorvedor estiverem incorporados a uma matriz sólida. Para compensar eventuais diferenças de energias oudesdobramentos das linhas devido às interações quadrupolares ou magnéticas dos núcleos, o emissor é colocado em movimento oscilatório longitudinal para que a radiação γ seja emitida com um intervalo de energia modulado através do efeito Doppler.
A partir de um espectro Mössbauer pode-se obter os seguintes parâmetros:
• Fator-f e o Deslocamento Doppler de 2o ordem: parâmetros relacionados com adinâmica de vibração do reticulado cristalino;
• Deslocamento Isomérico (Isomer-Shift): parâmetro relacionado com o estado de oxidação ou valência dos átomos que compõe a amostra;
• Desdobramento Quadrupolar: parâmetro relacionado com o potencial eletrostático local dos átomos;
• Campo Hiperfino: parâmetro relacionado com os momentos magnéticos dos átomos envolvidos na ressonância.
Oesquema de funcionamento do espectrômetro Mössbauer é bastante simples. A fonte radioativa é fixada na ponta de um eixo ligado a um transdutor que executa um movimento oscilatório longitudinal. O fóton que é emitido pela fonte sofre uma modulação de energia por efeito doppler dado por:
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onde V é a velocidade instantânea da fonte e c é a velocidade da luz. Quando esse fóton atinge a amostracontendo o elemento com núcleo idêntico ao emissor, ela pode ser absorvida ou não, dependendo das condições da ressonância. Quando o fóton não é absorvido, o fóton atravessa a amostra e atinge o detector. Quando ela é absorvida, o fóton é re-emitido não necessariamente na direção do detector. Assim quando há ressonância, a taxa de contagem de fótons lida pelo detector é sensívelmente menor do queo observado quando a amostra não absorve os fótons. Essa geometria do espectrômetro é conhecida como geometria de transmissão e é o mais utilizado na obtenção dos espectros.
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Principais Características de Uma Montagem Experimental Típica – Aplicação

O procedimento mais comum é expor uma fina amostra sólida contendo núcleos
potencialmente absorvedores em seu estado...
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