X선 라만 산란

X선 라만 산란(XRS)은 코어 전자로부터 X선의 비탄성 비탄성 산란이다.광학 분광학에서 널리 쓰이는 도구인 진동 라만 산란과 유사하며, 흥분하는 광자의 파장은 X선 체계에 떨어지고 그에 상응하는 배설물은 깊은 코어 전자에서 나온다는 차이점이 있다.

XRS는 물질의 전자 구조를 연구하기 위한 요소별 스펙트럼 분석 도구다.특히, 샘플에 포함된 원자 종의 흥분 상태 밀도(DOS)를 조사한다.^[1]

설명

XRS는 비탄성 X선 산란 과정으로 고에너지 X선 광자가 코어 전자에 에너지를 공급해 비어 있는 상태로 흥분시키는 과정이다.이 과정은 원칙적으로 X선 흡수(XAS)와 유사하지만, 에너지 전달은 광학 진동 저에너지 배설물의 라만 산란에서 분자로부터 산란된 빛의 스펙트럼을 연구함으로써 관찰할 수 있는 것과 정확히 같이 X선 흡수에 흡수된 X선 광자 에너지의 역할을 한다.

프로빙 X선의 에너지(그리고 파장)는 자유롭게 선택할 수 있고 보통 하드 X선 체계에 있기 때문에 소재의 전자구조 연구에서 소프트 X선의 특정 제약조건을 극복한다.예를 들어, 소프트 X선 연구는 표면에 민감할 수 있으며 진공 환경이 필요하다.이것은 부드러운 X선 흡수를 사용하는 수많은 액체와 같은 많은 물질에 대한 연구를 불가능하게 만든다.X선 라만 산란이 부드러운 X선 흡수보다 우수한 응용 분야 중 하나는 고압에서 부드러운 X선 흡수 에지에 대한 연구다.고에너지 X선은 다이아몬드 앤빌 셀과 같은 고압 장치를 통과하여 세포 내부의 샘플에 도달할 수 있는 반면, 부드러운 X선은 세포 자체에 의해 흡수될 것이다.

역사

새로운 유형의 산란을 발견한 그의 보고서에서 찬드라세카하라 벤카타 라만 경은 X선 체제에서도 유사한 효과를 발견해야 한다고 제안했다.비슷한 시기에 버겐 데이비스와 다나 미첼은 1928년 흑연으로부터 산란된 방사선의 미세구조를 보고하고 탄소 K 껍질 에너지와 일치하는 듯한 선을 가지고 있다고 언급했다.^[2]1920년대 후반과 1930년대 초에 여러 연구자들이 유사한 실험을 시도했지만 결과가 항상 확인되지는 않았다.흔히 XRS 효과에 대한 모호하지 않은 첫 번째 관찰은 K로 인정된다.다스 굽타 (1959년 조사 결과 보고)와 스즈키 다다스 (1964년 보고).고형물의 XRS 피크는 솔리드 스테이트 효과에 의해 넓어졌고 그것은 XAS 스펙트럼과 유사한 형상을 가진 밴드로 나타났다는 것이 곧 깨달았다.이 기술의 잠재력은 현대의 싱크로트론 광원을 이용할 수 있을 때까지 제한되었다.이는 입사 광자의 XRS 확률이 매우 작기 때문에 매우 높은 강도의 방사선을 필요로 한다.오늘날, XRS 기술은 빠르게 중요성이 증가하고 있다.이들은 근거리 X선 흡수 미세 구조(NEXAFS 또는 XANES)와 확장 X선 흡수 미세 구조(EXAFS)를 연구하는 데 사용될 수 있다.

XRS의 간략한 이론

XRS는 비탄성 X선 산란 등급에 속하며, 비탄성 X선 산란에는 단면이 있다.

${\displaystyle {d^{2}\sigma \over d\Omega dE}=\left({d\sigma \over d\Omega }\right)_{\rm {Th}}\times S(q,E)}$.

여기서${\displaystyle }$(${\displaystyle d}$ ${\displaystyle \sigma }$/ ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle \mathrm{\Omega }{}_{}}$) ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\displaystyle {h\mathrm{}}_{}}$ ${\$는 톰슨 단면이며, 이는 산란 현상이 전자에서 나오는 전자기파의 단면임을 나타낸다.연구 대상 시스템의 물리학은 동적 구조 인자 $S{\displaystyle }$ (${\displaystyle q}$ , ${\displaystyle E}$) ${\displaystyle$ S ($q,E)}$ 에 저장되어 있는데$,$ 이것은 모멘텀 전달 $q{\displaystyle }${\$displaystyle q}$과 에너지 $전달{\displaystyle }$ E ${\displaystyle$E}의 함수다$.$동적 구조 인자는 XRS에서 관측된 코어 전자자 배설물뿐만 아니라 플라스몬, 발란스 전자의 집합적 변동, 콤프턴 산란 등 모든 비저항 전자 배설물을 포함한다.

X선 흡수율과 유사성

1967년 미즈노 유키오와 오무라 요시히로가 작은 모멘텀에서 동적 구조물 인자의 XRS 기여는$$ $[\displaystyle q}$에 비례한다는 것을 보여주었다.주된 차이점은 XAS에서 광 커플의 양극화 벡터가 흡수 전자의 운동량에 도달하는 반면 XRS에서는 입사 광자의 운동량이 전자 전하와 결합한다는 것이다.이 때문에 XRS의 모멘텀 이양은 XAS의 광자 양극화 역할을 한다.

참고 항목

• X선 산란 기법
• 공진 비탄성 X선 산란(RICS)

참조