Рентгеновская абсорбционная спектроскопия (XAS)Метод позволяет получить информацию о локальном химическом окружении и электронной структуре материалов путем анализа структуры края поглощения в ответ на рентгеновское излучение. Суть экспериментального планирования заключается в единообразии подготовки образцов и точном контроле параметров измерения. Ниже приведены основные процедурные рекомендации:

I. Оптимизация пробоподготовки

Образцы порошка

Измельчение и гранулирование: Измельчите образец до размера частиц <10.мДля уменьшения влияния зернистости используйте гидравлический пресс для формирования тонких таблеток диаметром 5-10 мм и толщиной 0,5-1 мм под давлением 10-20 МПа, обеспечивая коэффициент передачи 30%. Например, избегайте чрезмерного измельчения образцов оксидов металлов, чтобы предотвратить искажения кристаллической решетки.

Разбавление и смешивание: Для сильно поглощающих элементов (например, Фе, Cu) разбавьте их до соответствующей концентрации (обычно 1-5 мас.%) с использованием инертной матрицы (например, борной кислоты, целлюлозы), чтобы предотвратить искажение характеристик перед кромкой из-за эффектов самопоглощения. 

Образцы тонких пленок/жидкостей

Нанесение тонких пленок: Получение однородных пленок толщиной <500 нм с использованием таких методов, как магнетронное распыление или центрифугирование, позволяет избежать помех от межслойных границ пленок.

Жидкостная инкапсуляция: инкапсуляция жидких образцов с использованием полиимидной пленки (например, каптона), при этом толщина жидкого слоя должна быть менее 1 мм для уменьшения фонового рассеяния.

Экологический контроль

Образцы следует готовить в инертной атмосфере (например, в перчаточном боксе с аргоном), чтобы избежать окисления или гидролиза. Например, катодные материалы литий-ионных батарей требуют полной изоляции от CO.₂и Х₂О на протяжении всего процесса.

II. Оптимизация параметров измерения

Диапазон сканирования энергии

Предкраевая область: сканирование в диапазоне 50-100 эВ в сторону более низких энергий, центрированных на энергии края поглощения (E).₀) для захвата особенностей, предшествующих краю.

Расширенная область (ЭКСАФС): сканирование до E₀Увеличение энергии на +1000 эВ в сторону более высоких энергий, при этом шаг постепенно увеличивается от 0,5 эВ (область вблизи края поглощения) до 5 эВ (область на краю поглощения). 

Параметры пучка

Размер луча: выберите размер от 100мм×100мот м до 1 мм×1 мм, исходя из однородности образца. Меньший размер пятна улучшает пространственное разрешение, но требует большего времени сбора данных.

Разрешение монохроматора: Используйте монохроматоры Си(111) или Си(311) с энергетическим разрешением.ДИ и≈10⁻⁴для баланса разрешения и потока.

Стратегия сбора данных

Усреднение по нескольким сканам: для образцов со слабым сигналом (например, разбавленных растворов) усредните 10-20 сканов, чтобы улучшить отношение сигнал/шум.

Контроль температуры: Для низкотемпературных экспериментов (например, 10 К) требуется криостат с потоком жидкого гелия, чтобы уменьшить влияние тепловых колебаний на амплитуды ЭКСАФС.

III. Верификация и стандартизация

Используйте стандартные образцы (например, металлическую фольгу) для калибровки оси энергии, обеспечивая различия в E.₀<0,1 эВ.

Проверьте качество данных ЭКСАФС с помощью анализа преобразования Фурье; положение основного пика должно отклоняться от теоретической длины связи менее чем на 0,02 Å.

Тщательно продуманная подготовка образцов и контроль параметров значительно повышают надежность экспериментов XAS и точность анализа химической информации, обеспечивая важнейшую информационную поддержку исследований в таких областях, как катализ и энергетические материалы.