2018-03-09
154
1. Открыть папку «Univem Ms» и программу обработки.
2. Открыть один мёссбауэроский спектр для математической обработки из папок «Примеры спектров», «Лабораторная работа № 2».
3. Ввести калибровку.
4. Задать модель разложения спектра и запустить программу обработки.
5. Открыть последовательно окна «Результаты», «Линии» и распечатать, или выписать значения скоростей (Is) шести линий секстетов и двух линий дублетов. По приведенным формулам рассчитать изомерные сдвиги (δ), квадрупольные расщепления (Δ) и магнитные поля (Н) и записать в таблицу 1.
6. Задать модель обработки спектра (секстетов и дублетов) графически и запустить программу обработки без наложения ограничений прямым и градиентными способами.
7. Распечатать спектр, записать параметры в таблицу 1 и сравнить результаты ручной и машинной обработки. обработки.
8. Диагностировать присутствующие фазы в образце и записать результат в таблицу 1, используя каталог с параметрами (Таблица 2). Определить ошибки параметров при градиентном способе подгонки.
|
|
|
9. Наложить связки на интенсивности и ширины линий и распечатать результат без спектра.
10. Наложить ограничения на параметры и распечатать результат.
11. Выбрать интервал для корректировки модели и произвести обработкуспектра
12. Сравнить χ2 при обработке спектра различными методами и найти оптимальный вариант разложения спектра на составляющие.
13. Оформить лабораторную работу.
Таблица 1
Мёссбауэровские параметры образца
| Компонента | Изомер-ный сдвиг d, мм/c | Квадру-польное расщепление D, мм/c | Магнитные поля Н, кЭ | Шири-на линии Г, мм/с | Валент-ность иона Fe | К. ч. иона Fe | Магнитное состояние | Фаза |
| Расчет параметров по формулам | ||||||||
| С1 | ||||||||
| С2 | ||||||||
| Д1 | ||||||||
| Расчет параметров по программе «Univem Ms» | ||||||||
| С1 | ||||||||
| С2 | ||||||||
| Д1 | ||||||||
V. КОнтрольные вопросы
- Какова физическая сущность эффекта Мёссбауэра?
- Какие основные параметры мёссбауэровских спектров?
- Как калибруется мёссбауэровский спектр?
- Какие существуют способы обработки мёссбауэровских спектров?
- Какова последовательность операций при обработке спектра на компьютере?
- Какую информацию можно получить из мёссбауэровских спектров?
- Как определяется изомерный сдвиг для дублетов и секстетов?
- Как определяется квадрупольное расщепление для дублетов и секстетов?
- Как из данных мёссбауэровской спектроскопии определить валентное состояние железа?
- Что можно определить по площадям компонент мёссбауэровского спектра?
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА
1. Коровушкин В.В., Костишин В.Г. Методическое пособие по курсу «Мёссбауэровская спектроскопия материалов электроники». НИТУ «МИСиС».2014, 159 с.
2. Коровушкин В.В. ЯГР-спектроскопия в практике геолого-минералогических работ (Лабораторные и технологические исследования минерального сырья: Обзор) / М., АО «Геоинформмарк». 1993, 39 с.
- Коровушкин В.В., Ткачева Т.В. Ядерный гамма-резонанс (эффект Мёссбауэра) // Методы минералогических исследований. М., Недра, 1985, с. 459-472.
- П.Б. Фабричный, К.В. Похолок. Мессбауэроская спектроскопия и ее применение для химической диагностики неорганических материалов. Конспект курса лекций для студентов старших курсов и аспирантов химического факультета МГУ Учебное пособие. МГУ. Москва, 2012, 142 с.
Таблица 2
К А Т А Л О Г
Мессбауэровских спектров минералов и техногенных образований
| № п/п | Минерал, техногенный материал | По-зи- ция Fe | Формула вещества | Т изм. | Изомер-ный сдвиг d, мм/с, отн. Fe | Квадр. расщепл. D, (/2) мм/с | Маг. поле Н, кЭ | Шири-на линии, мм/с | Источник |
| 1 | 3 | 4 | 5 | 6 | 13 | 14 | 15 | 17 | 18 |
| 1 | Fe металл | a-Fe | 298 | 0 | 0 | 330 | 0,31 | РГУ | |
| 2 | Когенит | (Fe,Ni)3C | 298 | 0,19 | 0,01 | 206 | 0,38 | МИСиС | |
| 3 | Гематит | a-Fe2O3 | 298 | 0,37 | -0,21 | 515 | 0,31 | РГУ | |
| 4 | C/п гематит | a-Fe2O3 | 300 | 0,35 | 0,78 | 0 | 0,62 | Родин | |
| 5 | Маггемит | окт | g-Fe2O3 | 0,41 | -0,01 | 505 | Баумингер | ||
| 6 | Маггемит | окт | g-Fe2O3 | 0,32 | 0,01 | 497 | 0,58 | Магнитная. плека | |
| 7
| Магнетит | тет | Fe3O4 | 298 | 0,27 | -0,02 | 489 | 0,31 | РГУ |
| окт | 0,67 | 0 | 459 | 0,4 | |||||
| 8
| Вюстит 1 | FeO | 298 | 1,09 | 0,12 | 0 | 0,45 | РГУ | |
| Вюстит 2 | FeO | 0,89 | 0,60 | 0 | 0,52 | ||||
| 9 | Иттриевый феррит-гранат | окт | Y3Fe5O12 | 298 | 0,35 | -0,17 | 483 | 0,48 | МИСиС |
| окт | 0,38 | 0,18 | 486 | 0,29 | |||||
| тет | 0,15 | 0,02 | 394 | 0,43 | |||||
| тет | 0,16 | -0,06 | 360 | 0,44 | |||||
| 10 | Никелиевый феррит | окт | NiFe2O4 | 298 | 0.36 | -0.01 | 524 | 0.40 | МИСиС |
| тет | 0.26 | 0.02 | 491 | 0.46 | |||||
| 11 | Ульвошпинель | Fe2TiO4 | 298 | 1,0 | 1,68 | ||||
| 12 | Гётит | Fe3+ | FeOOH | 298 | 0,36 | -0,28 | 383 | 0,29 | ВИМС |
| 13 | Ортоферрит | Fe3+ | TbFeO3 | 298 | 0,36 | 0,02 | 501 | 0,30 | МИСиС |
| 14 | Двукальциевый феррит | Fe3+ | C2F Ca2×Fe2O5 | 298 | 0,35 | -0,53 | 505 | 0,34 | МИСиС |
| Fe3+ | 0,17 | 0,71 | 429 | 0,34 | |||||
| 15 | Пирит | Fe2+ | FeS2 | 298 | 0,31 | 0,62 | 0 | 0,26 | МИСиС |
| 16 | Троилит | FeS | 308 | ВИМС | |||||
| 17 | Пирротин моноклинный | Fe2+ | Fe1-х S (S1) | 298 | 0,68 | 0,06 | 302 | 0,36 | ВИМС |
| Fe2+ | Fe1-х S (S2) | 0,65 | 0,11 | 251 | 0,36 | ВИМС | |||
| Fe2+ | Fe1-х S (S3) | 0,66 | 0,16 | 226 | 0,29 | ВИМС | |||
| 18 | Пирротин гексагональный | Fe2+ | Fe1-х S (S1) | 298 | 302 | ||||
| Fe2+ | Fe1-х S (S2) | 290 | |||||||
| Fe2+ | Fe1-х S (S3) | 266 | |||||||
| Fe2+ | Fe1-х S (S4) | 249 | |||||||
| Fe2+ | Fe1-х S (S5) | 225 | |||||||
| 19 | Халькопирит | Fe2+ | CuFeS2 | 300 | 0.22-0.29 | -0.02 | 348 | 0.31 | МИСиС |
| 20 | Фаялит | Fe2+ | Fe2SiO4 | 1,16 | 2,73-2,82 | 0 | 0,41 | МИСиС | |
| 21 | Оливин | Fe2+ | (Fe,Mg)2SiO4 | 300 | 1,14 | 2,97 | 0 | 0,28 | МИСиС |
| 22 | Альмандин | Fe2+ Куб | Fe3Al2[SiO4] 3 | 300 | 1,28 | 3,57 | 0 | МИСиС | |
| 23 | Андрадит | Fe3+ | Са3Fe2[SiO4] 3 | 300 | 0,39 | 0,58 | 0 | МИСиС | |
| 24 | Сидерит | Fe2+ | FeCO3 | 1,16 | 1,67-1,75 | 0 | ВИМС |
Лабораторная работа № 3
Определение кристаллохимических формул магнитных материалов по данным
Мессбауэровской спектроскопии
I. Цель работы
Освоить расчет кристаллохимических формул магнитных материалов при различном числе обменных связей железа, за счет разупорядочения в структуре, изоморфных примесей и вакансий катионов.
II. Введение
Явление нарушения прямых и косвенных обменных магнитных взаимодействий за счет изоморфных замещений, вакансий и разупорядочения катионов в кристаллической структуре широко распространены как в техногенных магнитоупорядоченных материалах, так и в минералах. При этом возникают неэквивалентные положения ионов железа, которые могут отличаться как по изомерному сдвигу, квадрупольному расщеплению, так и магнитным полям на ядрах Fe57. Примерами могут служить ферриты различного состава, где за счет изоморфных замещений существенно меняются их магнитные характеристики, например в ферритах-шпинелях состава (Fe3-xMex), сплавы на основе железа и немагнитных элементов, например Fe1-xМех, Fe3-хМех, минералы сульфидов из группы пирротина Fe1-хS, в которых за счет различного числа и расположения вакансий рвутся обменные связи и возникают неэквивалентные положения ионов железа с магнитными полями на ядрах Fe57, зависимыми от числа вакансий во второй координационной сфере. Из-за этого определение состава таких соединений часто сопряжено со значительными трудностями. Определенную помощь в ряде случаев при расчете кристаллохимических формул может оказать мёссбауэровская спектроскопия. На примере ферромагнитного магнитного сплава сендаста ниже приведена технология таких расчетов.
|
|
|
