平裂藻屬
[拼音]：Muslbao’er puxue
[外文]：Mssbauer spectroscopy
基於穆斯堡爾效應、具有廣泛應用領域的γ射線譜學。
穆斯堡爾效應
一種原子核無反衝的γ射線共振散射或吸收現象。1957～1958年間，德國物理學家R.L.穆斯堡爾在觀察191Ir(129keV)的γ射線共振散射本底時首先發現了這一現象。並在理論上作了解釋。
一個自由原子核發射或吸收γ光子時，原子核都要受到反衝。反衝能量
是激發態能量Ee同基態能量ER的差，m是該原子核的質量，с是真空中的光速)。這個能量損失使發射譜或吸收譜偏差2ER 的能量。核激發態的能量寬度Γ取決於激發態壽命τ。對大部分核輻射，ER>>Γ，難以實現共振吸收。穆斯堡爾發現，若原子核被束縛在晶體點陣上，則發射或吸收γ光子時，整個晶體反衝，這時 m應該代以晶體的質量。晶體質量遠大於一個原子核的質量，於是反衝能量ER顯著減小，因此容易觀察到共振吸收現象。這就是所謂無反衝γ共振吸收。但實際點陣振動狀態是量子化的，在反衝能量小於點陣振動的能級間隔時，它將被整個晶體吸收。所以穆斯堡爾效應又稱為零聲子發射和吸收。發生這種過程的機率f稱為無反衝因子或穆斯堡爾分數：
其中k是γ射線的波矢，
無反衝γ射線的最主要特點是譜線的寬度接近於核能級寬度。如57Fe(14.4keV)，Γ=4.6×10-9eV，Γ/Eγ=3.2×10-13。表明它具有極高的γ射線能量解析度，因此能觀察到原子核能級的超精細結構。在共振實驗中，由於源同吸收體的化學環境的差異，原子核外ｓ電子電荷密度發生變化，它同原子核電荷的相互作用使躍遷能量相應變化，其差值表現為能量位移，稱為同質異能位移或化學位移 δ。自旋I＞1/2的核，電荷分佈是非球形對稱的，核具有電四極矩eQ，它同核所處的電場梯度發生相互作用使核能級產生四極分裂
（eq是描述電場梯度的參量）。自旋I>O的核具有核磁矩
μ
，它同核所處的內磁場H
相互作用，使核能級產生分裂（見塞曼效應）。在穆斯堡爾譜中可以清楚地分辨這些超精細相互作用引起的位移和分裂。δ、Δ、H以及 f等常稱為穆斯堡爾參量。若已知核周圍環境的電磁結構則可以研究核的特性，反之，若核的性質已知，由測量結果可以推得核周圍環境的電磁結構，即用穆斯堡爾核為探針研究物質的微觀結構。穆斯堡爾譜儀
利用多普勒速度掃描實現共振吸收測量的裝量(見彩圖)， 它的原理如圖1所示。通常由無反衝的放射源和吸收體，產生多普勒速度的驅動系統和探測器組成。多普勒速度υ同補償能量之間的關係是ΔE=Er·υ/с，獲得一個譜線所需要的多普勒速度約為譜線寬度或超精細分裂的數量級，57Fe約為毫米／秒的數量級。圖2是一些典型的穆斯堡爾譜──透過吸收體的γ射線光子數對多普勒速度的函式。圖中的凹峰表示最大共振吸收發生的位置，圖2a中它同機械零速度的速度差值反映了吸收體相對於源的化學位移 δ。圖2b分別為57Fe的四極分裂和磁偶極相互作用塞曼效應分裂譜。
應用
穆斯堡爾效應的各種應用，通稱為穆斯堡爾譜學。它幾乎涉及所有自然科學領域。20世紀60年代R.V.龐德等人用穆斯堡爾效應在地面上測量了源同吸收體在高度上相距22.5m時的γ射線能量位移，在1％的精度內驗證了重力位移效應的驗證了A.愛因斯坦的等效原理。在有關的實驗中，發現了譜線隨溫度移動（熱紅移）有人把這類實驗看成是對相對論時間效應的一個驗證（見狹義相對論）。
在核物理方面，穆斯堡爾譜學可以用來測量核激發態的磁矩、電四極矩；也可以直接由譜線寬度確定核能級壽命；由化學位移確定激發態和基態間核電荷半徑的相對變化等。
凝聚態物理方面，測量無反衝因子可用於固體的點陣動力學的研究；此外，由熱位移也能獲得
聚合物中分子內和分子間的作用力同材料性質有關，穆斯堡爾譜學可用來研究高壓對材料性質的影響。在極低溫度下穆斯堡爾效應可用來研究超導性質的轉變及化學成分與超導性的關係。
化學上的應用，最主要的穆斯堡爾參量是化學位移和四極矩分裂。它們可用來研究穆斯堡爾原子的電子組態，並可以獲得化學價鍵方面的知識，穆斯堡爾譜還可以用來研究錫、鈦的金屬有機化合物。
在生物科學方面，利用穆斯堡爾效應研究了血紅素蛋白、鐵硫蛋白、貯鐵及轉移鐵的蛋白等的結構和性質。這是利用過渡金屬可以取不同的氧化狀態的特點，因此，它們很容易參與氧化還原作用，鐵和鋇是各種金屬酶的活性中心，它們起著催化電子轉移和氧化作用，也是帶氧蛋白的活性中心。