x射线吸收精细结构光谱数据处理2

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1、马思玄BSRFX射线吸收精细结构光谱数据处理BSRFX射线吸收光谱现在习惯上是用吸收系数m对入射X射线的能量（E）或波矢（k）来表达。从这种m~E(k)的图上是不可能直接获得结构参数的。而且，从实验直接得到数据是入射光强I0，透射光强I，入射光强与单色器的夹角q及单色器分光晶体某反射面的面间距d。要从实验采集的数据得到吸收光谱，进而得到EXAFS谱，并求取结构参数，要经过一个复杂的数据处理过程。这一过程可分为两大步：第一步是从实验采集到的原始数据得到实验的EXAFS函数c(k)；第二步是从c(k)得到结构数据。BSRF获取EXAFS振荡信息(

2、k)1m~E曲线的获得2背底吸收的校正3归一化4确定E0并进E-k转换50拟合求取(k)6权重从(k)中求取结构参数1加窗傅立叶变换2反变换滤波3拟合求取结构参数BSRF边前区，也即本底边前200to50eV吸收边扩展边区，也即归一化区边后50to1000eVAbsorptioncoefficientBSRF(E)=(E)-0(E)(E)DefinitionofEXAFSMeasuredAbsorptioncoefficientEvaluatedattheEdgestep(E0)~(E)-0(E)(E0)Absorpti

3、oncoefficientwithoutcontributionfromneighboringatoms(Calculated)Normalizedoscillatorypartofabsorptioncoefficient=>BSRF获取EXAFS振荡信息(k)（1）m~E曲线的获得从实验测得的I0~q，I~q及已知的分光晶体晶面的面间距d，用下列公式可以计算mx及E：BSRF（2）本底扣除扣除本底的方法很多，比如迭代低次多项式，正交多项式，傅立叶变换过滤法，外推法等等，一般使用外推法，应用Victoreen公式µ(λ)=Cλ3-Dλ4拟合

4、吸收边前的吸收曲线，将它延长到吸收边以后，作为本底部分扣除，当然也可以使用多项式法分辨拟合边前边后两部分数据作为本底扣除，具体如何操作可视情况而定。图中即为Victoreen公式拟合边前的曲线。BSRF（3）归一化归一化是一种仿射变换，将谱上某一点的吸收强度确定为“1”，据此改变所有数据的数值，使之倍增或倍减。原始数据的吸收谱，由于设备、数据采集模式、入射光强度、样品厚度等等的不同，记录下来的吸收强度也不同，不具有可比性，为了比较一系列数据的变化，需要将它们归一化，统一成可比数据。BSRF在Winxas中，归一化可与本底扣除同时进行，也即在本底

5、扣除过程中选取分段多项式拟合，将边前与边后分别扣除本底，完成后自动实现归一化的功能。BSRF（4）确定E0并进E-k转换(k)函数是k的函数，因此需要把吸收曲的能量坐标E转化为k。E0表示吸收边位置，是个试验值，应与吸收台阶对应，但是吸收跃迁是个复杂的物理过程，其中包含化学键合、芯能级弥弛等等许多不确定因素，他们都对E0的确定有很大影响，因此吸收台阶并不对应某一确定的E0，而是扩展到一个能量范围之内了。现在确定E0的位置时通常都是在吸收边的区段内选择某一特征显著不易混淆的的作为E0，比如吸收台阶起始位置、第一吸收峰顶、台阶半高、吸收边拐点等等

6、。BSRF转换之后的k－(k)图谱转换之前的E－(E)图谱按照可将c(E)转变为c(k)。BSRF（5）0拟合求取(k)得到k－(k)曲线就可以进行μ0拟合，进而求取(k)。现在我们知道(k)，还需要得到μ0(k)。μ0(k)是自由原子的吸收曲线，也就是没有临近原子时的吸收，要从实验中直接获得这一曲线困难的，而理论计算也不易算出。实践中是用分段样条函数来拟合实验曲线，大体上尽量过各振荡中点，得到一条过各振荡中点的无振荡的平滑曲线，以此作为μ0(k)曲线。BSRF并非整张吸收谱都是研究EXAFS时关心的内容，这里有必要再次提及EXA

7、FS数据范围的选取。如前所述，EXAFS能段从边后50电子伏开始，到边后1000多电子伏结束，因此在进行拟合之前先要选取有用的信息范围。虽然主要代表EXAFS调制信息的能量范围是在从边后50ev到1000多ev，之前的吸收边表达的大多是跃迁信息，但是我们在选择要处理的数据段时，宁愿混进一些无用的跃迁信息，也不能放过可能有用的调制信息，因此，数据处理的起始段应当选在边后20到40电子伏特为宜，换算到k空间就是k值在2.3到3.2这段范围，如图所示。BSRF+这里需要注意的是，在处理一系列数据时，选取的各个用于傅立叶变换的k－(k)曲线数据段范围

8、不能相差过大(比如四条数据k值范围都取2.5到15.4)否则即使做了傅立叶变换，数据仍然不具备可比性。经过这些步骤，由公式我们就从原始的试验数据中分析