La spectrométrie Mössbauer

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Le LEA distribue des sources Mössbauer RITVERC depuis plus 15 ans. Mais alors c’est quoi la spectrométrie Mössbauer ?

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La spectrométrie Mössbauer est une méthode de résonance nucléaire non destructive permettant d’étudier les états de valence des atomes, leurs liaisons chimiques ainsi que leur coordinence au sein des phases solides.

Cette technique peut être utilisée pour une quarantaine d’isotopes (les plus couramment étudiés étant le ⁵⁷Fe, le ¹¹⁹Sn, le ¹¹⁹Sb, le ¹⁷⁰Dy et l’¹⁹⁷Au), dans des domaines allant de la physique atomique à la métallurgie en passant par la physique de la matière condensée, l’archéologie, la minéralogie (les rovers Spirit et Opportunity ont embarqué un spectromètre Mössbauer pour l’étude du sol martien).

La spectrométrie Mössbauer peut s’appliquer à toutes sortes de matériaux solides (systèmes cristallins, amorphes, quasi cristallins, nanocristallins, alliages métalliques, isolants, conducteurs, polymères) et aux nano structures (poudres nanostructures, nanoparticules).

Elle a recours à une source radioactive pour exciter les isotopes étudiés et observer les perturbations de leurs niveaux d’énergie nucléaire par la mesure de 3 paramètres : le déplacement isomérique, la séparation quadripolaire et le champ hyperfin*

*source : article 103 du GFSM

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La partie active de la source Mössbauer est préparée par électrodéposition de ⁵⁷Co sur un fin support métallique (matrice), suivie d’un processus de recuit contrôlé. La matrice standard est en rhodium ou en chrome mais d’autres matrices sont disponibles sur demande. Chaque source est livrée avec un rapport d’essai précisant les valeurs mesurées des paramètres du spectre Mössbauer.

La durée de vie recommandée des sources est de 10 ans.

Type de Capsule	D x H [mm]	d [mm]	Largeur de raie [mm/s]	Classification ISO	Gamme de températures [K]	Activité nominale*			Code
Type de Capsule	D x H [mm]	d [mm]	Largeur de raie [mm/s]	Classification ISO	Gamme de températures [K]	mCi		MBq	Code
Rhodium matrix
1	11.2 x 13	8	0.11 – 0.13	C54243	4.2 – 700	5 10 25 50 100	185 370 925 1850 3700		MCo7.111 MCo7.112 MCo7.113 MCo7.114 MCo7.115
2	14 x 14	8	0.11 – 0.13	C54243	4.2 – 700	5 10 25 50 100	185 370 925 1850 3700		MCo7.121 MCo7.122 MCo7.123 MCo7.124 MCo7.125
6	6 x 13	4	0.11 – 0.15	C54243	4.2 – 700	5 10 25 50 100	185 370 925 1850 3700		MCo7.161 MCo7.162 MCo7.163 MCo7.164 MCo7.165
9	4 x 14	1	0.13 – 0.15	C34243	220 – 450	5 10	185 370		MCo7.191 MCo7.192
10	6 x 17	1	0.13 – 0.15	C34243	220 – 450	5 10	185 370		MCo7.1101 MCo7.1102
Chromium matrix
1	11.2 x 13	8	0.13 – 0.16	C5443	4.2 – 700	5 10 25 50	185 370 925 1850		MCo7.511 MCo7.512 MCo.513 MCo.514
2	14 x 14	8	0.13 – 0.16	C54243	4.2 – 700	5 10 25 50	185 370 925 1850		MCo7.521 MCo7.522 MCo7.523 MCo7.524

*Tolérance : -5% à 10% | 14.41keV efficacité des émissions photon ≥ 75% | Recoilless fraction : 0.75

1 & 6

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La partie active de la source Mössbauer est basée sur une matrice de CaSnO3, synthétisée à partir de 119mSn d’activité spécifique élevée (> 300mCi/g ou 11.1 GBq/g). Chaque source est livrée avec un rapport d’essai précisant les valeurs mesurées des paramètres du spectre Mössbauer.

La durée de vie recommandée des sources est de 10 ans.

Type de Capsule	D x H [mm]	d [mm]	Largeur de raie [mm/s]	Classification ISO	Gamme de températures [K]	Activité nominale*			Code
Type de Capsule	D x H [mm]	d [mm]	Largeur de raie [mm/s]	Classification ISO	Gamme de températures [K]	mCi		MBq	Code
1	11.2 x 13	10	0.38 – 0.54	C54243	4.2 – 700	2 5 10	74 185 370		MSn9.211 MSn9.212 MSn9.213
2	14 x 14	10	0.38 – 0.54	C54243	4.2 – 700	2 5 10 15	74 185 370 555		MSn9.221 MSn9.222 MSn9.223 MSn9.224
3	18 x 14	15	0.38 – 0.54	C54243	4.2 – 700	10 15 20	370 555 740		MSn9.233 MSn9.234 MSn9.235
6	6 x 13	5	0.45 – 0.54	C54243	4.2 – 700	2 5	74 185		MSn9.261 MSn9.262

*Tolérance : -5% à 10% | 23.87 keV efficacité des émissions photon ≥ 75% | Recoilless fraction : 0.5

1&6

2&3

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Les absorbeurs de références contiennent des substances chimiques synthétisées avec du ⁵⁷Fe enrichi (>95%) ou du fer naturel. Les substances sont réparties de façon uniforme dans des disques de polyéthylène de 1 mm d’épaisseur et de 20 mm de diamètre, eux-mêmes placés entre deux films de polyimide et sertis d’un anneau d’aluminium.

K₄Fe(CN)₆ x 3H₂O et K₂MgFe(CN)₆ permet de mesurer le déplacement isomérique ou chimique et génère un pic dans le spectre d’absorption. FeC₂O₄ x 2H₂O permet de mesurer le couplage quadripolaire et génère 2 pics dans le spectre d’absorption. αFe et Fe₂O₃ permettent de mesurer l’effet Zeeman (structure hyperfine) et génèrent 6 pics dans le spectre d’absorption.

Chaque absorbeur est livré avec un rapport d’essai précisant les valeurs mesurées des paramètres du spectre Mössbauer.

Description	Épaisseur [mg ⁵⁷Fe/cm²]	Code
Description	Épaisseur [mg ⁵⁷Fe/cm²]	Code
Absorbeurs de référence en fer enrichi
K₂MgFe(CN)₆	0.25 – 1	MRA.1.1.X*
FeC₂O₄ x 2H₂O	0.5 – 1	MRA.1.2.X*
Fe₂O₃	1 – 2	MRA.1.3.X*
α-Fe foil	3 µm	MRA.1.6
Absorbeurs de référence en fer naturel
FeC₂O₄ x 2H₂O	0.13 – 0.25	MRA.2.2.X*
Fe₂O₃	0.13 – 0.25	MRA.2.3.X*
K₄Fe(CN)₆ x 3H₂O	0.13 – 1	MRA.2.4.X*
α-Fe foil	30 µm	MRA.2.6

*X représente l’épaisseur de l’absorbeur en mg ⁵⁷Fe/cm². Les valeurs disponibles pour X sont {1, 2, 3, 4, 5} pour {0.13 ; 0.25 ; 0.5 ; 1 ; 2} mg⁵⁷Fe/cm².

La spectrométrie Mössbauer

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