什么是X射线吸收光谱(XAS)?

说明:本文华算科技基本物理过程谱图特征价态判定局域结构解析、简称、专业术语对XAS进行了基础讲解。

通过上述六个方面的解读,可以一次性掌握 XAS 能力:不仅知道这项技术是如何发生的(物理过程),也清楚它在谱图上长什么样(谱图特征);既明白它能直接读出元素的身份卡(价态判定),又能像分子尺一样量出原子周围的邻居是谁、多远、几个(局域结构);同时识到它百无禁忌的样品适应性(普适性),以及软、硬 射线区各自的习惯叫法(术语与分区)。

读完即可判断我的体系能不能做、能得到什么信息、该看谱图哪一段

01
X射线吸收谱的基本物理化学
什么是X射线吸收光谱(XAS)?

入射光子与深核电子相互作用,1s电子被激发产生K边光谱。

什么是X射线吸收光谱(XAS)?

深核电子被提升到费米能量以上的某个未被占据的状态,传播离开,并留下一个核空穴。

什么是X射线吸收光谱(XAS)?

一小段时间后(12飞秒),一个更高的电子衰变到核心空穴中并发射出光子。

什么是X射线吸收光谱(XAS)?

特征能量,每种元素都有一组特征的激发能和荧光能。

02
X射线吸收谱示意图
什么是X射线吸收光谱(XAS)?

当入射X射线能量大于结合能时,吸收会急剧增加。能量为E的入射X射线被吸收,摧毁结合能为E0的核心电子,并发射出动能为(E-E0)的光电子。核心状态最终被填充,发射出荧光X射线。

对于孤立原子而言,μ(E) 在核心能级的结合能处呈现一个尖锐的阶跃,并在该吸收边之上随能量变化而表现为一条光滑的曲线。

什么是X射线吸收光谱(XAS)?

被射出的光电子会受到邻近原子的散射,R与λ有一定的关系,散射事件会产生相移,因此出射波和散射波会发生干涉,光电子波函数的散射会干扰自身。吸收原子的这种干涉会随着能量的变化而变化,从而导致μ(E)的振荡。

µE)由吸收原子E-E0决定。

03
XAS与价态
什么是X射线吸收光谱(XAS)?

随着价态的增加,Cu0Cu+Cu2+的边缘位置向更高的能量移动。

由于每个元素都有自己的边缘能量,因此即使在非均匀样品中也可以测量元素的化合价

由于 X 射线具有强穿透性,通常只需对样品进行极少的制备即可。

无需假设任何对称性或周期性,因此样品可以是晶体、非晶体、薄膜、溶液、表面吸附物任何形式皆可

04
XAS与局域原子结构
什么是X射线吸收光谱(XAS)?

随着价态升高(Cu0Cu+Cu-sampleCu2+),不同Cu物种在吸收边之后的精细结构表现出显著差异:白线及其后续振荡特征均明显不同。

什么是X射线吸收光谱(XAS)?

XAS的谱图中的振荡部分可以被分离并进行傅里叶变换。得到的FT函数可解释为吸收原子周围的局部分布函数,从而给出近邻原子对的距离分布。

什么是X射线吸收光谱(XAS)?

对于不同价态的 Cu0Cu+ Cu-sampleCu2+,其Cu–O 键长各不相同,并且与金属 Cu 中的CuCu 距离明显不同。

05
简称

XANES X-ray Absorption Near-Edge Structure

NEXAFS Near-Edge X-ray Absorption Fine Structure

XANES 与 NEXAFS 其实是同一种技术。历史上,软 射线领域习惯称“NEXAFS”,而硬 射线领域则称“XANES”。 这两个首字母缩略词都是指吸收边缘附近的XASX射线吸收光谱)测量部分。

EXAFS Extended X-ray Absorption Fine Structure

扩展X射线吸收精细结构是在边缘以上延伸数百伏的振荡数据。

06
用于描述XANES光谱特定部分的词语

什么是X射线吸收光谱(XAS)?

pre-edge费米能级与吸收阈之间那些微小(或显著、但必定具有物理意义!)的特征结构

EdgeXAS 谱中主吸收边急剧上升的部分

near-edge吸收边之上具有特征性的结构

white line Large吸收边上方紧邻处出现的显著主峰

声明:如需转载请注明出处(华算科技旗下资讯学习网站-学术资讯),并附有原文链接,谢谢!
(0)
上一篇 5小时前
下一篇 48分钟前

相关推荐