확장 X선 흡수 미세 구조

Extended X-ray absorption fine structure
XAS 데이터의 3가지 영역

확장 X선 흡수 미세 구조(EXAFS)는 X선 흡수 근연 구조(XANES)와 함께 X선 흡수 분광법(XAS)의 하위 집합이다.다른 흡수 분광법과 마찬가지로 XAS 기술은 Beer의 법칙을 따릅니다.에너지 분해능이 좁은 X선을 이용해 에너지의 함수로서의 재료의 X선 흡수 계수를 시료를 향해서 구하고 입사 X선 에너지가 증가하면 입사 및 투과 X선 강도를 기록한다.

입사한 X선 에너지가 샘플 내 원자의 전자의 결합 에너지와 일치하면 샘플에 흡수된 X선 수가 급격히 증가하여 투과된 X선 강도가 감소합니다.그러면 흡수 가장자리가 생깁니다.각 소자는 전자의 다른 결합 에너지에 대응하는 고유한 흡수 에지 세트를 가지며, XAS 소자의 선택성을 부여한다.XAS 스펙트럼은 싱크로트론 X선 선원의 높은 강도로 인해 흡수 원소의 농도가 수백만 ppm에 이를 수 있기 때문에 싱크로트론에서 가장 자주 수집된다.만약 선원이 너무 약하다면 흡수는 감지되지 않을 것이다.X선은 투과성이 높기 때문에 XAS 샘플은 기체, 고체 또는 액체일 수 있습니다.

배경

EXAFS 스펙트럼은 주어진 물질 대 에너지의 흡수 계수 플롯으로 표시되며, 표본 내 요소의 흡수 에지 전에 일반적으로 500 – 1000 eV 범위에서 시작된다.X선 흡수 계수는 일반적으로 단위 스텝 높이로 정규화됩니다.이는 흡수 에지 전후의 영역으로 라인을 회귀시키고 전체 데이터 세트에서 프리 에지 라인을 뺀 다음 흡수 단계 높이로 나눕니다. 흡수 단계 높이는 (흡수 에지 상의) E0 값에서 프리 에지 라인과 포스트 에지 라인 간의 차이로 결정됩니다.

정규화된 흡수 스펙트럼은 종종 XANES 스펙트럼이라고 불린다.이러한 스펙트럼은 표본 내 원소의 평균 산화 상태를 결정하는 데 사용할 수 있다.XANES 스펙트럼은 표본 내 흡수 원자의 조정 환경에도 민감하다.핑거 프린팅 방법은 알려지지 않은 샘플의 XANES 스펙트럼을 알려진 "표준"의 스펙트럼과 일치시키기 위해 사용되었다.몇 가지 다른 표준 스펙트럼의 선형 조합 적합은 미지의 표본 내에서 알려진 각 표준 스펙트럼의 양을 추정할 수 있다.

X선 흡수 스펙트럼은 200 – 35,000 eV 범위에 걸쳐 생성된다.지배적인 물리적 과정은 흡수된 광자가 코어 구멍을 남기고 흡수된 원자로부터 코어 광전자를 방출하는 과정이다.코어 홀이 있는 원자가 들뜨고 있습니다.방출된 광전자의 에너지는 흡수된 광자의 에너지에서 초기 코어 상태의 결합 에너지를 뺀 에너지와 같을 것이다.방출된 광전자는 주변의 비여자 원자의 전자와 상호작용합니다.

토출된 광전자가 파동상의 성질을 가지며 주변 원자를 점산란체로 표현하면 후방 산란 전자파가 전방 전파에 간섭하는 상상을 할 수 있다.결과 간섭 패턴은 측정된 흡수 계수의 변조로 나타나며, 따라서 EXAFS 스펙트럼에서 진동을 일으킨다.최신 방법(FEF, GNXAS 등)은 곡파 보정과 다중 산란 효과를 무시할 수 없다는 것을 보여주었지만, EXAFS 스펙트럼의 해석에는 수년 동안 단순화된 평면파 단일 산란 이론이 사용되어 왔다.광전자 운동 에너지의 낮은 에너지 범위(5-200 eV)의 포전자 산란 진폭은 XANES(또는 NEXAFS) 스펙트럼에서 다중 산란 이벤트가 우세해지도록 훨씬 커진다.

광전자의 파장은 중심 원자에 존재하는 후방 산란파의 에너지와 위상에 따라 달라집니다.파장은 들어오는 광자의 에너지의 함수로 변화합니다.후방 산란파의 위상과 진폭은 후방 산란을 하는 원자의 유형과 중앙 원자로부터의 후방 산란 원자의 거리에 따라 달라집니다.원자종에 대한 산란의 의존성은 이러한 EXAFS 데이터를 분석함으로써 원래의 흡수(중심 들뜸) 원자의 화학적 배위 환경과 관련된 정보를 얻을 수 있게 한다.

실험상의 고려 사항

EXAFS에는 조정 가능한 X선 선원이 필요하기 때문에 데이터는 싱크로트론에서 자주 수집되며, 종종 목적에 맞게 특별히 최적화된 빔 라인에서 수집된다.특정 고체를 연구하기 위한 특정 싱크로트론의 효용은 관련 요소의 흡수 가장자리에서 X선 플럭스의 밝기에 따라 달라집니다.

적용들

XAS는 학제간 기술이며 X선 회절과 비교하여 다음과 같은 국소 구조의 세부사항을 이해하기 위해 XAS의 고유한 특성이 이용되었습니다.

예

EXAFS는 XANES와 마찬가지로 요소 특이성을 가진 매우 민감한 기술입니다.따라서 EXAFS는 매우 낮은 농도로 발생하는 실질적으로 중요한 종의 화학적 상태를 파악하는 데 매우 유용한 방법이다.환경화학에서 EXAFS의 빈번한 사용은 과학자들이 생태계를 통한 오염물질의 전파를 이해하려고 하는 것이다.EXAFS는 법의학 검사, 특히 핵 비확산 애플리케이션에서 가속기 질량 분석과 함께 사용될 수 있다.

역사

R은 EXAFS(원래 코셀 구조)의 역사에 대한 매우 상세하고 균형 잡힌 유익한 설명을 제공한다. Stumm von Bordwehr.[1]XAFS(EXAFS 및 XANES)의 역사에 대한 보다 현대적이고 정확한 설명은 Edward A의 수상 강연에서 EXAFS의 현대 버전을 개발한 그룹의 리더에 의해 제공됩니다.엄하다.[2]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Bordwehr, R. Stumm von (1989). "A History of X-ray absorption fine structure". Annales de Physique. 14 (4): 377–465. Bibcode:1989AnPh...14..377S. doi:10.1051/anphys:01989001404037700. ISSN 0003-4169.
  2. ^ Stern, Edward A. (2001-03-01). "Musings about the development of XAFS". Journal of Synchrotron Radiation. 8 (2): 49–54. doi:10.1107/S0909049500014138. ISSN 0909-0495. PMID 11512825.

참고 문헌

책들

  • Calvin, Scott. (2013-05-20). XAFS for everyone. Furst, Kirin Emlet. Boca Raton. ISBN 9781439878637. OCLC 711041662.
  • Bunker, Grant, 1954- (2010). Introduction to XAFS : a practical guide to X-ray absorption fine structure spectroscopy. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 9780511809194. OCLC 646816275.{{cite book}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  • Teo, Boon K. (1986). EXAFS: Basic Principles and Data Analysis. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. ISBN 9783642500312. OCLC 851822691.
  • X-ray absorption : principles, applications, techniques of EXAFS, SEXAFS, and XANES. Koningsberger, D. C., Prins, Roelof. New York: Wiley. 1988. ISBN 0471875473. OCLC 14904784.{{cite book}}: CS1 유지보수: 기타 (링크)

책장

페이퍼

외부 링크

Wikimedia Commons에는 확장 X선 흡수 미세 구조와 관련된 미디어가 있습니다.