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X射线吸收光谱

2018-07-20 15:51:29    
图1:贡献于XAS边缘的转换
图2:XAS数据的三个区域

X光吸收光谱X-ray absorption spectroscopy,缩写:XAS)是目前广泛应用于取得气态、分子、及凝体(例如,固体)中,目标原子之区域(原子尺度)结构资讯及电子状态的一种技术。

目录

  • 1 光源
  • 2 光谱区域
  • 3 应用及样品型态
  • 4 实验方法概述
    • 4.1 穿透法
    • 4.2 萤光法
    • 4.3 电子产率
  • 5 参考文献
  • 6 外部链接
  • 7 参见

光源

X光吸收光谱可借由调变X光光子能量,于目标原子束缚电子之激发能量范围内进行扫描而得。通常需使用同步辐射设施以提供高强度并可调变波长之X光光束。

光谱区域

与X光吸收光谱相关的技术,有称之为X光吸收细微结构(X-ray Absorption Fine Structure, XAFS),或延伸X光吸收细微结构(Extended X-ray Absorption Fine Structure, EXAFS)。另外,X光吸数光谱区段在接近目标原子之壳层电子激发处,目标原子之壳层电子吸收光子,会有一陡直的上升,常称之为X光吸收近边缘结构(X-ray Absorption Near-Edge Structures,XANES)或X光吸收近边缘结构(Near-Edge X-ray Absorption Fine Structure,NEXAFS)。

应用及样品型态

由于X光穿透能力强,光谱各种目标原子的吸收区域重叠性也不高,在分子、材料科学、生物学、化学、地球科学、环境科学等各领域都有相当广泛的应用。其受测样品可以是粉末、液体和气态样品。依实验方法及实验站设计,可进行高、低压、高、低温、原位(in-situ)实验。


实验方法概述

穿透法

最常用且容易的方法,以台湾NSRRC同步辐射的X光吸收光谱实验站为例,X光光源经单光器选择光源能量后,引导至实验站,以一气体离子腔侦测入射光源强度I0,光束通过离子腔之后,打在样品,再由样品后的离子腔侦测穿过样品后光束剩余强度It。在It离子腔后,可选择性加置一参考标准品及另一离子腔Ir,以做为能量校正。实验时,改变光源之单光器来扫描目标原子的能量范围,即可以求取各能量位置的吸收度。穿透法的限制在于样品的浓度,过浓会有自吸收的效应,太稀讯杂比不好也无法分析。

萤光法

萤光法利用目标原子在吸收光源后跃迁回基态所放出的萤光强度,来判定被吸收光子的量。可用于高浓度粉末或液体形态的样品。常用的侦检器为Lytle detector,并以特定滤光片去除光源的影响。测得的萤光光源正比于吸收强度,可以用得到吸收光谱。

电子产率

参考文献

外部链接

  • International XAFS Society, official organization promoting XAS(英文)
  • FEFF Project, University of Washington, Seattle(英文)
  • GNXAS project and XAS laboratory, Università di Camerino(英文)

参见

  • X射线晶体学
  • 同步辐射
  • X射线

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