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X射线吸收精细结构谱是用于描绘局部结构强有力的工具之一

发布时间: 2023-03-03  点击次数: 176次
  X射线吸收精细结构是用于描绘局部结构强有力的工具之一。在此技术中,我们将X射线能量调整至与所研究的元素中内电子层一致,再用于探测样品,然后监测吸收的X射线数量与其能量的函数关系。如果采用足够的精确度,光谱会展现出小的振荡,那是局部环境对目标元素基本吸收概率影响的结果。从光谱中,我们还能得到吸收原子与邻近原子的间距、这些原子的数量和类型以及吸收元素的氧化状态,这些都是确定局部结构的参数。通过选择不同能量的X射线,我们可以获得样品中所有元素的此类信息。
  在数学上,可以对所有电子层的散射进行累计,从而得出合成的XAFS光谱。这些测量参数从非线形最小二乘法曲线拟合的数据中被提取出来。首先设计出来的模型由许多原子的相邻电子层(必要时可通过多散射路径加以补充)组成。X射线吸收精细结构谱是由单散射方程计算出的这些电子层独立波的总和。
  拟合必需的相和振幅源从结构类似于标准组分的、有序的光谱,变成了任意排列的、与最终结构十分接近的原子簇非常精确的从头开始的计算。
  对于不同的元素,相移和振幅各不相同,随着Z增加,能够确认出元素类型的相移和振幅的差异大体上为±3~4。结构参数,例如R,N,有时是σ,允许上下浮动,直到数据和拟合曲线之间最小二乘差达到最小。附加的化学信息,如在不同参数或电子层之间的相关性,或一个参数的容许范围都作为约束条件而被引入。
  把X射线吸收精细结构谱当作一种正弦波的叠加的观点需要用傅立叶分析,通过傅立叶变换从χ(k)转变到χ(R)。由于该变换把每一个波都变成一个峰,χ(R)与吸收体周围的数目加权平均径向结构函数相关,而且模量确实意味着在吸收体周围存在成对的分布。由于这个原因,尽管大多数分析实际上发生在k空间(χ(k)),傅立叶变换表达式(χ(R))——通常只是模量——也经常用于图表中。
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