同步辐射数据处理：E空间、R空间、小波变换!

说明：文章介绍同步辐射的重要性及顶刊中其数据分析案例，详解无需校准的测试数据使用 Athena、Origin、hama 软件在 E 空间、R 空间和小波变换的处理步骤。读者能学会这三种数据的简单处理，画出顶刊级同步辐射图。

同步辐射重要性

同步辐射凭借其超高亮度、连续可调的能量以及可与极端工况兼容的原位能力，使它能在毫秒至皮秒尺度内捕捉到催化剂、电池或生物大分子在真实反应条件下的原子级结构演变，并以纳米级空间分辨一次性给出元素价态、配位、应力与三维分布的完整证据链，从而为为顶刊所需的突破性机理提供无可辩驳的实验支撑。

E空间数据处理

浏览过大量顶刊后不难发现，研究员对于同步辐射的处理数据，经常仅将E空间，R空间和小波变化放在文章的正文中，为此，我们的内容将教会大家简单处理这三种数据。在处理数据之前，我们需要准备三个软件，分别为Athena，Origin，hama。

1、首先我们将测试的数据在Athena打开（如图a），然后选择所有数据（如图b），点击E，可以得到E空间的图形（如图c）。

2、然后将E空间的数据导出：File→Save marked group…→norm(E)（如图a），得到数据后用Origin打开（如图b），然后简单修改一下，将会得到类似上面顶刊的C，E，G的E空间Origin图（如图c）。

R空间数据处理

1、首先我们将测试的数据在Athena打开，然后选择所有数据，点击R（如图a），可以得到R空间的图形（如图b）。

2、然后将R空间的数据导出：File→Save marked group…→丨χ(R)丨（如图a），得到数据后用Origin打开（如图b），然后简单修改一下，将会得到类似上面顶刊的D，F的R空间Origin图（如图c）。

小波变换数据处理

1、首先将数据导出：File→Save marked group…→K³χ(k)（如图a），得到数据后用Origin打开，将多余的数据删掉，只保留A,C列（如图b）。然后复制到记事本，保存为txt格式。

2、然后打开hama，进行转换，如下图，每条红线都是一个步骤。

3、将转化后的文件用Origin打开，将C列设置成Z轴，画等高线图（如图a，b），然后简单修改一下，将会得到类似上面顶刊的I的小波变换Origin图（如图c）。

顶刊的数据分析（Science子刊）

图C–I是 g-Zn-N-C/PtCo 经0.5M HNO₃处理后的X射线吸收光谱相关图谱，通过 X 射线吸收近边结构（XANES）和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）分析获得，具体信息及结论如下：

图C（Pt L₃边XANES谱）：与Pt箔相比，谱图特征相似表明Pt主要以金属态存在，而白线强度略增，揭示Pt与邻近原子存在强相互作用。

图D（Pt L₃边FT-EXAFS）：谱图中存在比Pt-Pt配位距离更短的特征峰，结合小波变换结果，可归为Pt-Zn和Pt-Co配位，进一步证实Pt与Zn、Co的相互作用。

图E（Co K边XANES谱）：与Co箔相比，7224 eV处峰增强、7712 eV处峰减弱，这是由于PtCo金属间化合物中Co的4s和4p轨道发生杂化所致。

图F（Co K边FT-EXAFS）：2.2 Å处的特征峰，因Pt原子半径大于Co，归为Pt-Co配位，说明Co与Pt形成稳定金属间结构。

图G（Zn K边XANES谱）：结合相关分析，表明Zn原子通过与N原子配位形成Zn-N结构。

图H（Zn K边FT-EXAFS）：2.18 Å和2.80 Å处的特征峰分别归为Pt-Zn和Zn-N-C配位，结合图I的Zn K边小波变换谱，明确Zn的配位环境。这些图谱共同揭示g-Zn-N-C/PtCo中Pt-Zn-N“原子胶”结构：Pt经Zn与N桥联，抑制高温烧结，为优异的氧还原反应（ORR）活性与耐久性提供结构依据。

DOI：10.1126/sciadv.adq6727

总结

本次内容适用于无需校准的测试数据，旨在为读者呈现一个简单的数据处理过程。同步辐射能提供丰富信息，相应地，其分析也需要具备多方面知识与操作能力，包括原理掌握和拟合处理等。

尽管本期未涉及拟合及原理介绍，但核心是想告诉刚接触同步辐射的同学：要达到顶刊级别的数据处理效果并不难。当然，后续我们还会推出关于同步辐射的校准、拟合及处理步骤原理等内容。