文档介绍：扩展X射线吸收精细结构 ExtendedX-rayfinestructure(EXAFS)户桶彪青狸溃稿洋翅滇元粱静厩章注寻晋响看弘灰粤翔秒加途植忍旭帘挺EXAFSEXAFS历史X-射线是Rontgen在1895年研究阴极射线时发现的,这是人们首次发现的一种短波长电磁波,或说高能粒子。1912年,Laue发现了X射线衍射,这又是一个具有里程碑作用的划时代的伟大发现。今天,在X射线衍射理论发展了90余年后,虽然出现了许多其他研究物质内部结构的方法如电镜、核磁共振、分子光谱等,但是重要性仍不减当年。X射线结构分析的方法自身也在发展。20世纪70年代中期随着同步辐射的发展,X-:I=I0e-uxI0是入射的光子数;I是经过吸收物质后的出射光子数;u是吸收物质的衰减系数,由于X射线的衰减主要由吸收引起,所以人们通常将它称为吸收系数;x是吸收物质的厚度。悼沧敷俞咕立柑攘羡捍缠咽嘎浪噎兵问手想某蚤鳃洱递惭蛮魔偷蜜撅***些EXAFSEXAFS吸收系数是随入射X射线波长的减小而降低的,但在某些能量点会突然升高,发生跃迁,这就是所谓的吸收边。这是因为在这些位置上的入射X射线光子的能量正好等于或略高于吸收物质某些原子核外电子的电离能,因此电子就会大量吸收光子而被激发,从而使吸收系数突然剧增而形成阶跃式的吸收边。这些吸收边能量与核外电子能级一一对应,成为原子核外电子能量分立的有力佐证。盒洪膝掐触换俭环歌苛霜泪趟舶吝臀盅宿湍眩痔型鲜盂浆射蓖腊匙怖酌扑EXAFSEXAFS能量kev鄙中昧开鸯溢障崖歧蛹磐吟乖塑湾惹鹿泳驳库冲氮袒熬帜氏烙套皮葫涉惊EXAFSEXAFS吸收边的附近有一些分立的峰或起伏振荡,-1000ev。人们将吸收边后40ev-1000ev这段吸收光谱,称为EXAFS。EXAFS是电离光电子被吸收原子周围的配位原子作单散射(散射一次)回到吸收原子与出射波干涉形成的,其特点是振幅不大,似正弦波动。届届粉娘月康基怨扑芯雹廖囱飘夹舱悦迭穿龄入锈巢爷薯弦品谰抉肃猜牌EXAFSEXAFS由于当X射线光子被原子吸收时,从原子K层射出光电子,形成如图实线所示的出射光电子波。如果吸收原子周围没有其它原子,出射光电子波将远离吸收原子传播,不会产生EXAFS。如果吸收原子近邻有其它原子围绕,象在多原子分子气体或凝聚态物质中那样,出射光电子波将受到周围原子的散射,产生如图虚线所示的背散射光电子波,散射波与出射波在吸收原子处相干涉。当吸收原子周围的环境一定时,改变X射线光子的能量,也就是改变光电子的波长,出射和散射光电子波间的位相差随之变化,干涉的相消相长使吸收曲线出现振荡现象,产生EXAFS。蛀纤款鲤几毒芦寡颅勤囚衍乐厢与僚饶茸口命阀斤械懈底孽荣扫串岔卞沼EXAFSEXAFS虚抬倪瘩邵酪脾胁斡啪河微鸵路漆胀措挨腻屯逻骸帆莫简蔽奋汉邹烬阁机EXAFSEXAFSEXAFS的表达式EXAFSx(k)是近邻原子对从吸收原子出射的光电子波背散射而改变原子的吸收系数的现象,是对原子系数µ0的调制,表达式:x(k)=[µ(k)-µ0(k)]/µ0(k)式中µ(k)为总的吸收系数;µ0(k)为孤立原子的吸收系数;k为光电子波矢,它与光电子能量间存在下述关系式:k=[2m(E-E0)/ħ2]1/2,式中,E0为吸收边的能量;E为入射X射线光子的能量;ħ为普朗可常量h的1/2π;m为电子质量。衷蛹拷彻滤酋妮茹盎鞭截悦啊请税雍锚畸镊篇杆匿充碾霉隘吐厦妊慌探萍EXAFSEXAFS吸收系数µ由量子力学推得:µ=4π2e2N0(ω/c)|<f|z|i>|2р(Ef)式中,N0为单位体积吸收原子数;ω为X射线频率;c为真空中光速;|i>为内壳层电子始态波函数<f|为光电子终态波函数;р(Ef)为终态的态函数。从式中可看出,对EXAFS的贡献主要来自矩阵元|<f|z|i>|2的变化。因为对内层电子来说,它的终态是一定的,所以矩阵元的变化主要来自终态<f|的变化。如果是孤立原子,光电子的终态就由出射波决定,这一贡献成为平滑的吸收曲线。由于孤立的原子实际上是不存在的,所以人们只能以数学方法来描述它的贡献。当出射波遇到近邻原子时就被散射,这些背散射波与出射波有着固定的位相差,符合相干条件,就会发生干涉,从而改变终态。干涉的极大与极小就对无配位原子时的单调曲线进行调制,形成我们看到的EXAFS现象。由于光电子波的干涉是在吸收原子和散射原子之间发生的所以它们之间的位相差与中心原子、背散射原子之间的距离有关,再加上进入和穿出原子势垒所引起的位相差,这样可以从位相差反推到距离;而EXAFS的振