Презентация Использование ядерных излучений для получения химической информации. (Лекция 10) онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Использование ядерных излучений для получения химической информации. (Лекция 10) абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 53 слайда. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Презентации » Химия » Использование ядерных излучений для получения химической информации. (Лекция 10)
Оцените!
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:53 слайда
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:1.24 MB
- Просмотров:93
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: Использования ядерных излучений для получения химической информации
Метод радиоактивных индикаторов
1. Изучение процессов, связанных с перемещением вещества (определение параметров диффузии и самодиффузии, установление факта протекания обменных реакций, контроль герметичности исследуемой системы и т.д.).
№3 слайд
Содержание слайда: Аналитические применения
определение концентрации малорастворимых веществ посредством анализа распределения радиоактивности между жидкой и твердой фазами ;
облучение элементарными частицами (активация) исследуемых образцов с последующим измерением их активности.
(путём сравнении «наведенной» активности исследуемого элемента в анализируемом материале (пропорциональной содержанию этого элемента) с активностью эталона, облученного в идентичных условиях.
Дейтерирование веществ для изменения из парамагнитных свойств.
№9 слайд
Содержание слайда: для энергии перехода в изотопе 119Sn, равной 23,8 кэВ, естественная ширина составляет величину 2,6.10-8 эВ, в то время как с учетом доплеровского уширения Гд= 0,016 эВ.
для энергии перехода в изотопе 119Sn, равной 23,8 кэВ, естественная ширина составляет величину 2,6.10-8 эВ, в то время как с учетом доплеровского уширения Гд= 0,016 эВ.
№10 слайд
Содержание слайда: для компенсации энергии отдачи использовались в основном три способа:
1. Нагревание источника (например, для изотопа 189Hg, у которого ЕR= 0,46 эВ, оптимальная температура нагрева составляет около 5200 о C; в экспериментах изотоп нагревался до 1100 о C).
2. Быстрое вращение источника, которое за счет линейного эффекта Доплера приводит к компенсации энергии отдачи (создавались скорости до 104см/с, т.е. 2880 км/ч).
3. Использование процессов, где ядро-излучатель получает дополнительный импульс за счет предшествующего гамма-излучению радиоактивного распада.
№11 слайд
Содержание слайда: ЭФФЕКТ МЕССБАУЭРА
если излучающее ядро входит в состав твердого тела, то возникает значительная вероятность того, что процесс излучения будет проходить без потери энергии на отдачу ядру (безотдачное излучение).
при этих обстоятельствах линии излучения и поглощения имеют ширину, определяемую квантовомеханическим соотношением неопределенности Гейзенберга (т.е. имеет естественную ширину линии).
№12 слайд
Содержание слайда: Рис.3. Энергетические уровни для эйнштейновской модели твердого тела
Физический смысл эйнштейновской температуры это граница, которая отделяет высокотемпературную область, где можно твердое тело описывать классическим способом, от низкотемпературной области, где главную роль играют квантомеханические эффекты.
№13 слайд
Содержание слайда: Мессбауэровская спектроскопия обладает очень высокойчувствительностью в относительных измерениях энергии, которая, например, для изотопа Fe 57 составляет 10 -13, что позволяет обнаруживать изменения энергии γ-квантов, вызванные взаимодействием ядра с электрическими и магнитными полями, создаваемыми в кристаллах электронами и окружающими ионами. Эти взаимодействия приводят к сверхтонким расщеплениям уровней ядра, которые проявляются в мессбауэровских спектрах. Поэтому из анализа мессбауэровс ого спектра можно получить информацию о магнитной природе исследуемого образца (эффективное магнитное поле Н эфф ), о пространственной симметрии электронных волновых функций электрическое квадрупольное расщепление ∆), о плотности заряда на ядре и природе химической связи (изомерный сдвиг δ).
Мессбауэровская спектроскопия обладает очень высокойчувствительностью в относительных измерениях энергии, которая, например, для изотопа Fe 57 составляет 10 -13, что позволяет обнаруживать изменения энергии γ-квантов, вызванные взаимодействием ядра с электрическими и магнитными полями, создаваемыми в кристаллах электронами и окружающими ионами. Эти взаимодействия приводят к сверхтонким расщеплениям уровней ядра, которые проявляются в мессбауэровских спектрах. Поэтому из анализа мессбауэровс ого спектра можно получить информацию о магнитной природе исследуемого образца (эффективное магнитное поле Н эфф ), о пространственной симметрии электронных волновых функций электрическое квадрупольное расщепление ∆), о плотности заряда на ядре и природе химической связи (изомерный сдвиг δ).
№15 слайд
Содержание слайда: 3) В нашем случае важное значение играют гамма-кванты, имеющие энергии в области 5 – 150 кэВ, для которых энергия отдачи имеет величину порядка энергии фононов .
Из рисунка видно, что должны существовать нулевые фононные переходы, т.е. излучательные процессы без возбуждения фононов в решетке.
№18 слайд
Содержание слайда: Ширина линии
Отношение же естественной ширины линии к энергии фотонов, Г/Е , является мерой точности в определении относительных изменений в энергии или частоте.
Небольшие сдвиги линий могут быть измерены с долей составляющей 1% от ширины линии, таким образом метод позволяет получить информацию об относительном изменении положения линии 57Fe, которая составляет одну часть от 1015 .
№20 слайд
Содержание слайда: СВЕРХТОНКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
1) Электрическое монопольное взаимодействие, обусловленное кулоновским взаимодействием ядра в основном и возбужденном состояниях с внешним электронным зарядом, которое приводит к энергетическому сдвигу спектральной линии.
2) Магнитное дипольное взаимодействие (ядерный эффект Зеемана), обусловленное взаимодействием магнитного момента ядра с внешним по отношению к ядру магнитным полем, приводящее к расщеплению спектральной линии.
№23 слайд
Содержание слайда: Изомерный химический сдвиг
Изомерный сдвиг возникает из-за кулоновского взаимодействия ядерного заряда, распределенного по конечному радиусу ядра R в возбужденном и основном состояниях, с зарядовой электронной плотностью в месте расположения ядра. Электронная плотность может изменяться из-за химического окружения.
Так как электронная плотность на ядре является функцией валентного состояния и химической связи, изомерный сдвиг иногда называют химическим сдвигом.
№24 слайд
Содержание слайда: Изомерный химический сдвиг
Мессбауэровская спектроскопия является относительным методом: спектр источника соотносится со спектром поглотителя при помощи доплеровского движения. Поэтому один из этих двух спектров должен быть известен или заранее определен.
Для экспериментов на изотопе 57Fe таким стандартом служит положение центра линий в мессбауэровском спектре металлического железа.
Если в исследуемом образце мессбауэровский элемент находится в нескольких неэквивалентных состояниях, то в этом случае спектр будет являться суперпозицией спектральных компонент с различными значениями δ.
№25 слайд
Содержание слайда: Изомерный сдвиг
Увеличение δ при переходе от SnF 4 к SnI 4 отражает повышение заселенности 5s -орбиталей олова в результате усиления ковалентного характера образованных им связей. Таким образом, значение изомерного сдвига позволяет не только определить степень окисления мессбауэровского элемента, но и получить дополнительную информацию о химических связях.
№26 слайд
Содержание слайда: Изомерный химический сдвиг
Измерения изомерных сдвигов позволяют устанавливать особенности электронной структуры атомов, исследовать фазовое и валентное состояние вещества, фазовые переходы, влияние различных внешних факторов, таких, например, как давление или температура, на распределение зарядовой плотности.
№28 слайд
Содержание слайда: Квадрупольное расщепление
Взаимодействие электрического квадрупольного момента ядра с градиентом электрического поля в месте расположения ядра, который создается в общем случае как электронами атомной оболочки, так и окружающими ионами приводит к расщеплению ядерных состояний на подуровни с различными значениями энергии.
Здесь – компонента тензора электрического поля вдоль оси Z. Параметр асимметрии ɳ . 0 < ɳ <1
№32 слайд
Содержание слайда: Ядерный эффект Зеемана
Взаимодействие магнитного момента ядра с магнитным полем в месте расположения ядра, расщепляет ядерное состояние со спином I (I > 0) на (2I+1) подуровней с собственными значениями энергии.
Изотоп 57Fe имеет спин основного состояния I=1/2, а первое возбужденное состояние с энергией 14.4 кэВ обладает спином I=3/2.
Поэтому магнитное поле в месте расположения ядра (в отсутствии квадрупольного взаимодействия) вызывает расщепление ядерных состояний так, как это показано на диаграмме энергетических уровней на рис. 6,
№34 слайд
Содержание слайда: Ядерный эффект Зеемана
Рис.7. Мессбауэровские спектры металлического железа, измеренные при различных условиях:
а) в отсутствие внешнего магнитного поля,
б) во внешнем магнитном поле 50 кЭ, приложенном вдоль оси распространения гамма-кванта,
в) во внешнем магнитном поле 3.5 кЭ, направленном перпендикулярно оси распространения гамма-квантов
№39 слайд
Содержание слайда: Излучение, испускаемое источником, имеет сложный спектр.
Оно состоит из:
1) Резонансных гамма-квантов, возникающих при переходе ядра из возбужденного в основное состояние (безотдачное излучение) с вероятностью f.
2) Нерезонансных гамма-квантов, возникающих при том же процессе с вероятностью (1-f).
3) Излучения, возникающего благодаря другим переходам.
4) Вторичного излучения, производимого матрицей (в основном, рентгеновского).
Излучение (1) приводит к эффекту Мессбауэра, излучения (2 – 4) вносят вклад в фон.
№40 слайд
Содержание слайда: Рис.15. Блок-схема системы доплеровской модуляции с использованием
Рис.15. Блок-схема системы доплеровской модуляции с использованием
управляющего сигнала:
1 – устройство сравнения, 2 – схема сравнения (сумматор),
3 – усилитель мощности, 4 – эквивалентный сумматор,
5 – доплеровский модулятор, FGz, FGg – программируемые генераторы функций,
ADC – аналого-цифровой преобразователь, AU – арифметическое устройство
№41 слайд
Содержание слайда: Система регистрации
гамма-излучения
Система регистрации излучения состоит из детектора и спектрометрического тракта.
Основными требованиями, предъявляемыми к этой системе, являются высокая эффективность регистрации излучения, высокое энергетическое разрешение, быстродействие (малое мертвое время), долговременная стабильность и работоспособность.
используются три типа детекторов: газовые пропорциональные, сцинтилляционные и полупроводниковые детекторы.
№42 слайд
Содержание слайда: Обработка сигналов
Детекторы преобразуют энергию гамма-квантов в импульс заряда. Спектрометрический тракт содержит предусилитель, усилитель и дискриминатор.
Конечным результатом спектрометрического тракта является формирование электрических импульсов стандартной формы, соответствующих интенсивности резонансного излучения в общем потоке излучения, падающего на детектор. Эти импульсы затем отправляются на информационный вход системы накопления.
№43 слайд
Содержание слайда: Система накопления спектрометрической информации
Эта система распределяет поступающие со спектрометрического тракта импульсы по каналам в соответствии с текущим значением скорости доплеровского модулятора и осуществляет накопление полученного распределения (мессбауэровского спектра).
№48 слайд
Содержание слайда: МЕТОДИКА РАССЕЯНИЯ
В остальных 90 ядрах распад происходит через внутреннюю конверсию:
ядро переходя в основное состояние передает энергию электрону атомной оболочки (в случае железа К-электрону), который покидает атом. Энергия этого электрона 7.3 кэВ. На освободившееся в К-оболочке место переходит электрон с более высоколежащей L-оболочки, и этот процесс сопровождается характеристическим рентгеновским излучением с энергией 6.4 кэВ. Дальнейшее снятие возбуждения атома может проходить как излучением рентгеновских лучей других серий (L, M), или, благодаря эффекту Оже, — вылетом электронов с энергией 5.5 кэВ и 0.53 кэВ (Оже-электронов).
№50 слайд
Содержание слайда: Преимущества методики рассеяния
1) Для регистрации спектров могут быть использованы сопровождающие переход, различные конкурирующие излучения, с присущими для них характеристическими глубинами проникновения: гамма-кванты, рентгеновское излучение, электроны конверсии и Оже-электроны.
2) Может быть исследовано вещество почти любой формы в его первозданном виде. (приготовление тонких фольг или порошков, которое требуется для обычного режима пропускания, - трудоёмко).
№53 слайд
Содержание слайда: Рис. 6. Изменение колебательного состояния кристалла при испускании γ-квантов находящимися в нем мессбауэровскими атомами (Е R < ω)
± δD =± v Eγ/ c
v = 1 мм/с , составляет примерно 10 -7 эВ , т.е. для рассматриваемого мессбауэровского перехода оно сопоставимо по порядку величины с Г = 0,25 × 10 -7 эВ
Скачать все slide презентации Использование ядерных излучений для получения химической информации. (Лекция 10) одним архивом:
-
Подготовка пробы к анализу. Использование химических и физико-химических методов для идентификации вещества. (Лекция 11)
-
Количество теплоты, для получения углекислого газа. Химическое равновесие. Примеры. (Лекция 4)
-
Алкины Физические и химические свойства. Получения. Реакции. Использование человеком. Тесты, Задачи, Вопросы.
-
Химические аспекты выбора полимеров-предшественников для получения углеродных волокон
-
Фенол. Получение и использование, физические и химические свойства. Биологическая роль
-
Использование комбинаторных задач для подсчета вероятностей
-
Химические свойства бензола. Получение, применение. Учитель биологии-химии МОУ «СОШ р. п. Озинки» Хорова Людмила Владимировна
-
По Химии "Использование исследовательских и информационно-коммуникационных технологий в обучении химии" - скача
-
Использование информационных технологий на уроках химии Радченко Н. В. учитель химии МОУ ПСОШ 3
-
Химические явления. Горение. Презентация по природоведению для 5 класса Подготовила Шашлова Т. А.