Optimierung der Mößbauerspektroskopie für Weltraummissionen

Abstract

Die Mößbauerspektroskopie ist eine hochpräzise Methode zur Analyse von verschiedenen Elemen-ten. Sie beruht auf dem MÖßBAUER-Effekt, der rückstoßfreien Kernresonanzabsorption von γ-Strahlen und wurde nach ihrem Entdecker Rudolf MÖßBAUER benannt. Anhand dieser spektrosko-pischen Methode können Bindungs- und magnetische Eigenschaften untersucht werden. Beson-ders für das Element Eisen ist die Mößbauerspektroskopie von Interesse. Das anregende Isotop für Eisen ist das 57Co, das bei 14,41 keV einen Zerfallsübergang hat, welcher eine Resonanz im Eisen erzeugen kann. Die Geräte zur Mößbauerspektroskopie beruhen auf Methoden der Gammastrahlenspektroskopie. Um ein Spektrum einer zu analysierenden Substanz anzufertigen muss die Energie der 57Co Quelle variiert werden. Um dies zu erreichen wird die Quelle periodisch bewegt, so dass aufgrund des DOPPLER-Effektes die Frequenz und damit auch die Energie der abgestrahlten Photonen verändert wird. In dieser Arbeit wurde ein Gerät entwickelt, welches eine bessere Aufzeichnung der detektierten Photonen ermöglicht. Während konventionelle Geräte für Mößbauerspektroskopie die resonante Linie vorher festlegen und somit nur einen kleinen Teil der detektierten Photonen betrachten, wird in dieser Arbeit der Ansatz verfolgt, alle Photonen korreliert mit der Relativgeschwindigkeit der Quelle zu erfassen. Inhärent ergibt sich so auch ein Energiespektrum, aus dem, nach der Messung, die zu untersuchende Linie ausgewählt werden kann. Mit Hilfe dieses Ansatzes wurde die Messung vereinfacht, da Fehler bei der Auswahl der Linie nicht dazu führen, eine vollständig neue Messung anfertigen zu müssen. Da die Aufnahme eines Möß-bauerspektrums teilweise sehr zeitintensiv sein kann, ist hiermit ein großer Vorteil gegeben. Zusätz-lich können parallel mehrere Energiebereiche untersucht werden, so dass weitere Resonanzen vor allem im Bereich von 6,4 keV oder sogar in niedrigeren Energiebereichen beobachtet werden kön-nen. Auf Basis der verschiedener Eindringtiefen der unterschiedlichen Energien konnte so gezeigt wer-den, dass tiefenaufgelöste Messungen mit Hilfe des entwickelten Gerätes möglich sind.