利用同步加速器提供能量，使带电粒子加速到接近光速，当带电粒子的速度和方向发生变化的时候，沿着偏转轨道切线方向发射出连续谱的电磁辐射，这个电磁辐射被称为同步辐射。
同步辐射装置示意
同步辐射X射线吸收谱
X射线照射到材料表面，会产生吸收，由于吸收系数在整个波段并不是单调变化的，在某个能量位置会发生吸收的突跃，成为吸收边（absorption edge）。在吸收边附近或者高能扩展段出现一些分立的峰或波动，形成X射线吸收谱（XAS）。通常将XAS分为两个部分：XANES和EXAFS。
XANES（X-ray absorption near edge structure）：一般指吸收边前50 eV到吸收边后50 eV能量范围的谱图。通过分析这部分谱图可以得到丰富的近邻结构信息，例如近邻原子的键角，探测元素原子的电子态，价态等信息。
EXAFS（extended X-ray absorption fine structure）：一般指吸收边后50 eV到800 eV能量范围的谱图。通过转化分析这部分谱图可以得到小范围内原子簇结构的信息，包括近邻原子的配位数、原子间距、原子种类等吸收原子周围的近邻几何结构。
利用同步辐射可以得到哪些具体有用的信息
1、吸收原子与临近原子的配位键长、配位数信息：通过对吸收谱图的R空间拟合分析得到符合数据实际情况的配位键长和配位数信息。
2、小波分析呈现R空间与k空间结合的三维信息：对于R空间中键长比较接近的情况，需要结合小波分析，才能有效地进行配位情况的归属，得到更加可信的结果。在R空间中只能看到哪些位置有峰以及峰的高低，却无法知道某个峰可能对应何种配位元素。我们可以看到不同的配位元素有着不同的k空间震荡模式，对于比较轻的元素，其k空间的最强震荡出现在较低的波数，而较重的元素其k空间的最强震荡出现在较高的波数位置。与傅里叶变换得到的R空间中的二维信息不同，小波分析可以将R空间与k空间结合得到的是三维信息，有利于配位元素更为具体的分析。
3、价态分析/组分分析：XANES一般有足够高的信号质量，并且具有许多指纹信息。通常而言，价态越高其吸收边越往高能量方向移动，而且其吸收边的位置与价态具有较好的线性相关性质。对于某未知样品，只需将其对应吸收边的位置代入由标准样得到的相关关系中便可以得到未知样品中对应元素的平均价态。
4、XANES计算模拟：根据提供的优化后的结构模型，计算模拟出该模型对应的XANES谱图，并将其与实验得到的XANES谱图进行对比，验证结构模型的正确性。
总而言之，通过对同步辐射X射线吸收谱的分析，可以获得丰富的待测元素的电子结构和配位结构信息。目前，在国内外的研究中有着越来越普及的趋势，甚至成为许多顶刊发表的数据标准配置之一。
本文源自微信公众号：科学指南针一铅笔解析
原文标题：《这么厉害！一文带你了解同步辐射》
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