Рентгеновская абсорбционная спектроскопия (XAS)Это сложный аналитический метод, основанный на синхротронном излучении. Измеряя характеристики поглощения рентгеновских лучей материалом, он позволяет получить важную информацию о локальных электронных состояниях и геометрической структуре атомов. Его основные принципы можно понять в двух измерениях: физические процессы и энергетические области.
I. Физический процесс: электронные переходы и интерференция рассеяния
Когда энергия падающих рентгеновских лучей достигает энергии ионизации электронов внутренних оболочек атома (например, K- или L-оболочки), эти электроны возбуждаются до фотоэлектронов, вызывая резкое увеличение поглощения на краю поглощения. Фотоэлектрон распространяется наружу в виде волны. При столкновении с соседними атомами происходит упругое рассеяние (обратное рассеяние). Рассеянная волна интерферирует с исходящей волной у поглощающего атома, вызывая периодические колебания коэффициента поглощения в зависимости от энергии. Этот процесс количественно описывается законом Ламберта-Беера:м(E) = лн(I₀/I) / d, гдем(E) — коэффициент поглощения, d — толщина образца, I₀I — интенсивность падающего излучения, а I — интенсивность прошедшего излучения.
II. Энергетические области: синергетический анализ с помощью КСАНЕС и ЭКСАФС
Рентгеновская абсорбционная спектроскопия ближнего края (КСАНЕС)
В этой области наблюдаются сильные колебания примерно от 10 эВ ниже до 50 эВ выше края поглощения. Это отражает эффекты многократного рассеяния фотоэлектрона на соседних атомах. Спектральные особенности (например, предкраевые пики, плечевые пики) напрямую связаны с плотностью незаполненных электронных состояний поглощающего атома. Например, сдвиги положения края поглощения позволяют проводить количественный анализ изменений степеней окисления элементов (например, различение Фе).²⁺из Фе³⁺), в то время как наличие предкраевых пиков раскрывает информацию о незаполненных молекулярных орбиталях.
Расширенная рентгеновская абсорбционная тонкая структура (ЭКСАФС)
Этот диапазон охватывает слабые осцилляции в диапазоне от 50 до 1000 эВ выше края поглощения, возникающие в результате однократного рассеяния фотоэлектрона. Преобразование Фурье осциллирующего сигнала преобразует его в радиальную функцию распределения, предоставляя точную информацию, такую как длины связей (с точностью до 0,01 Å), координационные числа и степень разупорядоченности. Например, в исследованиях литий-ионных батарей ЭКСАФС может выявить эволюцию координационного окружения переходных металлов (например, Ни, Ко) в течение циклов заряда/разряда.
III. Экспериментальные режимы: многомодовая адаптация и характеризация на месте.
Режим передачи
Подходит для образцов с высокой концентрацией (например, порошков, тонких пленок). Коэффициент поглощения рассчитывается путем измерения отношения интенсивности падающего и прошедшего рентгеновского излучения. Толщина образца должна контролироваться во избежание эффектов самопоглощения. Обычно используется для статического анализа кристаллических, аморфных и жидких образцов.
Режим флуоресценции
Метод использует интенсивность флуоресцентных рентгеновских лучей, испускаемых атомом-мишенью после возбуждения, для определения поглощения, что делает его идеальным для систем с низкой концентрацией или исследований отдельных атомов (например, активных центров на поверхностях катализаторов). Например, в исследованиях платиновых катализаторов для топливных элементов режим флуоресценции позволяет точно определить координационное состояние поверхностных атомов платины.
Методы проведения работ на месте / Эксплуатационные методы
В сочетании с контролируемыми условиями (высокое давление, температура, электрохимические ячейки) эти методы позволяют отслеживать динамические структурные изменения в реальном времени во время реакций. Например, в электрокаталитическом CO.₂Исследования восстановления, в том числе методом рентгеновской абсорбционной спектроскопии в режиме реального времени (операндо XAS), позволяют выявить изменения степени окисления и механизмы перестройки координации активных центров катализатора.
IV. Технические преимущества и типичные области применения
Рентгеновская абсорбционная спектроскопия (XAS) предъявляет минимальные требования к форме образца (подходят порошки, жидкости и газы) и является неразрушающим методом. Она находит широкое применение в материаловедении, хранении энергии и мониторинге окружающей среды. Примеры включают: определение локальных структурных искажений и распределения электронных состояний в полупроводниках, легированных редкоземельными элементами; характеристику координационного окружения ионов металлов в металлопротеинах (например, геме) для биомедицинских исследований и разработки лекарств.
Благодаря синергетическому анализу данных КСАНЕС и ЭКСАФС в сочетании с методами пропускания, флуоресценции и экспериментальными исследованиями в ситу, рентгеновская абсорбционная спектроскопия (XAS) стала ключевым инструментом для выявления взаимосвязи структуры и свойств материалов на атомном уровне, способствуя прогрессу от фундаментальных исследований до промышленного применения.
Даньдунская научно-технологическая компания Тонгда, ООО.предлагает Абсорбционный спектрометр.Ниже приведены технические характеристики продукта. Если вы хотите узнать больше об этом продукте или других наших товарах, вы можете связаться с нами.рРентгеновские дифрактометры и аксессуарыПожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам!