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中国科学院高能物理研究所
同步辐射试验室
謝亚宁
序言
对于XAFS的本质，是20世纪70年代才建立了对的的认识，形成了理论公式及构造参数的解析措施。高强度同步辐射光源的发展使XAFS措施发展成为一种实用的物质构造的分析措施；
XAFS措施可以提供配位距离，配位数，近邻原子种类等吸取原子的近邻几何构造信息以及吸取原子的氧化态及配位化学（例如四面体，八面体的配位）等信息；
XAFS措施对样品的形态规定不高，可用样品广泛，以上特点使XAFS措施备受重视，发展迅速；
广泛应用于生物、环境、催化、材料、物理、化学、地学等学科领域。
X射线吸取精细构造谱（XAFS）基础
§1 XAFS理论基础
X射线吸取与荧光
XAFS原理
§2 XAFS试验
试验要素及措施综述
1W1B-XAFS光束线
透射XAFS试验系统及试验要点
LYTLE荧光电离室原理及试验要点
固体阵列探测器原理及使用要点
透射及荧光两种试验措施总结
基于XAFS的有关试验措施
§3 XAFS谱的数据处理
提取EXAFS信号 Χ(k)
拟合求取构造参数
XANES的解释
XAFS数据处理软件
§4 XAFS应用
参照文献
§1 XAFS理论基础
X射线通过光电效应被物质吸取
吸取发生条件：入射光子能量hv不小于原子某个特定内壳层束缚能E0
吸取过程：入射光子则被吸取（湮灭）其能量E所有转移给该内壳层的一种电子，该电子被弹出该壳层，称为光电子。
光电子具有动能 E动＝ hv － E0
原子内壳层形成电子空缺，原子处在激发态
X射线吸取机制－微观过程
X射线吸取与荧光
一束能量为E的单能X光束I0入射到厚度为t的样品，通过样品的吸取，出射光束的强度 I；
入射、出射光束的强度遵从关系：
µ－吸取系数，表征 X射线被样品吸取的几率；
µ不是常量而是变量，与样品密度，原子序数（Z），原子质量（A），X射线能量有关（E）
µ对构成样品的元素（ Z ）非常敏感，
当元素确定，µ（E）～E ，与能量之间的关系为一条单调下降的曲线，可用Victoreen公式描述：
当能量等于原子内壳层K,L能级的束缚能时， µ值不持续，发生突跳，叫吸取边
X射线吸取宏观现象
原子的激发态一般在吸取后数个飞秒内消失，这一过程称为退激发。退激发不影响X射线吸取过程。退激发有两种机制： X射线荧光发射及俄歇效应；
X射线荧光发射：即能量较高的内壳层电子弥补了较深层次的内壳层的空位，同步发射出特定能量的X射线，称为X射线荧光。荧光的能量是由原子种类以及电子跃迁的能级决定的。举例而言
荧光发射机制（微观）及宏观现象
样品受X射线激发，发射荧光。运用X射线能谱分析仪可以显示样品受激发产生的谱。特定元素发射的荧光在能谱上体现为一组能量确定的谱线。
（散射峰是由物质对X射线的散射形成的）
俄歇效应：其中内壳层某个电子从较高的能级落到低能级后，同一能级的另一种电子被射入持续区；
在不小于2keV的硬X射线能区，X射线荧光发生的几率不小于俄歇效应，但在较低能区，俄歇过程会占主导地位。
无论是荧光或是俄歇电子发射，其强度都与该物质吸取的几率成正比，因而这两种过程都可以用于测量吸取系数μ，其中荧光措施更为常见。
俄歇效应机制－微观过程
根据上述分析可知，应用透射模式或荧光模式，都可以测量吸取系数。透射测量模式，吸取系数为：
由于荧光发射强度与该物质吸取的几率成正比，也即与吸取系数成正比，因而对于荧光测量模式，吸取系数可表达为：
无论采用何种测量模式，通过测量有关的X射线的强度，即可获得吸取系数。由前述可知，吸取系数是光子能量的函数，用μ(E)表达。在不一样的能量点采集X射线的强度，即可得到μ(E)曲线。
吸取系数测量
XAFS
在μ(E)曲线吸取边附近及其高能扩展段存在着某些分立的峰或波动起伏，称为X射线吸取精细构造（XAFS）其分布从吸取边前至吸取边后高能一侧约1000eV。
试验表明，对于孤立的原子不存在EXAFS振荡，即吸取谱边前、边后呈单调变化。只有原子处在凝聚状态时才会发生EXAFS振荡。并且，以Fe、FeO、Fe2SO4 的谱为例，其EXAFS振荡波形各不相似。
由此得到一种合理的推测：以Fe元素为吸取原子的吸取谱，其 EXAFS振荡波形与Fe元素周围的近邻环境（铁原子周围原子的配位距离，配位数，原子种类等）亲密有关。推而广之， EXAFS振荡波形与待测元素周围的近邻环境亲密有关。但对于长程有序还是短程有序未形成定论。
通过半个多世纪的探索，对EXAFS现象给出了对的的理论解释形成了理论公式及构造参数的解析措施。
XAFS测量就是针对样品中感爱好元素的某个吸取边,通过调整单能X射线的能量扫描，同步应用透射测量模式或荧光测量模式采集对应的X射线强度，得到μ与能量之间的关系。
不合用！