X射線精細結構分析譜儀(XAFS/XES)是一種用于研究材料局部結構和電子狀態的非破壞性技術。該技術利用 X 射線與物質的相互作用，獲取指定元素的近邊吸收譜(XANES)、擴展遠邊吸收譜(EXAFS)和特定能帶發射譜，分別用于分析元素的化學狀態和價態、原子周圍局部環境的配位結構，以及甄別測量元素的配位原子類別，是表征晶態和非晶態材料微觀配位結構的重要手段。XAFS/XES主要應用于催化劑 、合金、陶瓷、環境污染物、各類晶態和非晶態材料及生物樣品內金屬離子的價態、配位結構及電子狀態分析，以及材料局部結構在熱場、光場、電場和磁場變化下的局部結構動態演化過程研究等。
1. X射線精細結構分析譜儀核心原理
X射線吸收精細結構(XAFS)：
當X射線穿過材料時，原子吸收特定能量(對應電子躍遷)，形成吸收譜。吸收邊附近的精細結構(EXAFS和XANES)反映原子間距、配位數、局域結構等信息。
EXAFS(擴展X射線吸收精細結構)：高能區振蕩信號，反映近鄰原子排列。
XANES(X射線吸收近邊結構)：吸收邊附近區域，反映電子態和對稱性。
2. 儀器組成
光源：同步輻射源(高亮度、連續可調能量)或實驗室X射線管(如Cu靶、Mo靶)。
單色器：選擇特定能量的X射線(如硅晶體單色器)。
樣品室：真空或可控氣氛環境，配備樣品臺。
探測器：
XAFS：電離室或硅漂移探測器(SDD)測量熒光或透射信號。
XPS：半球分析器(HEA)測量光電子動能。
數據系統：采集和處理譜圖(如傅里葉變換用于EXAFS分析)。
3. 關鍵參數
能量分辨率：決定譜圖細節的分辨能力(如eV量級)。
信噪比：影響弱信號的檢測(同步輻射可顯著提升信噪比)。
探測深度：
XAFS：體相敏感(透射模式)或表面敏感(熒光模式)。
XPS：表面敏感(探測深度約1-10 nm)。
4. 應用領域
材料科學：催化劑活性位點、電池材料局域結構、納米顆粒尺寸。
化學：配位環境、氧化態(如Fe2?/Fe3?區分)。
環境/生物：重金屬吸附機制、蛋白質金屬中心結構。
半導體：薄膜成分與界面化學態分析(XPS)。
5. 數據處理
XAFS：
背景扣除(如Victoreen公式)。
邊階歸一化。
EXAFS傅里葉變換獲得徑向分布函數。
擬合模型(如FEFF理論計算)。
XPS：
結合能校準(通常以C 1s=284.8 eV為參考)。
峰擬合(分峰分析化學態)。
6. 優缺點
優點：
元素選擇性(特定吸收邊或光電子峰)。
無需長程有序(適用于非晶、液體)。
局限：
XAFS需要高亮度光源(同步輻射最佳)。
XPS僅限表面分析，且可能受電荷效應影響。
7. 擴展技術
μ-XAFS：微區分析(空間分辨率μm級)。
原位XAFS/XPS：實時監測反應過程(如電化學、高溫)。
8. 常見縮寫
XAFS：X-ray Absorption Fine Structure
XANES：X-ray Absorption Near Edge Structure
EXAFS：Extended X-ray Absorption Fine Structure
XPS：X-ray Photoelectron Spectroscopy
掌握X射線精細結構分析譜儀這些基礎知識點后，可進一步學習特定實驗設計、數據解析方法或結合其他表征技術(如XRD、XAFS)進行綜合材料分析。
服務熱線：400-166-1915
產品型號：XAFS/XES
更新時間：2025-07-28
廠商性質：生產廠家
訪 問 量 ：523
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