资源描述：
《扩展X射线吸收精细结构_EXAFS_谱_陆坤权.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、1。,.第卷第期物理5学进展掩1。,年月19853壬RPROGSSEMare五INY1P9S8I5SIC扩展X射线吸收精细结构(EXAFs)谱陆坤权中国科学院物理研究所提要X、本文评述了近年来发展起来的扩展射线吸收精细结构(EXAF)S谱的理论实验及数,,、据分析方法对于EXAFS的应用作了介绍也对EXAFS的优点局限性及发展的相关技术进行了讨论。,一、引言二,。当X射线通过厚度为的物质后强度山I衰减为I=。IIoe盆(,1I)_’_、二___.__二_.。_._____~_I。_._.`.,,`,,,*,~。共中“为物质的线吸收系数由
2、测量I及10可得到“““nI一当人射X射线能量学,,=+,,、。改变时拜值随能量增加而变小拼C护D矛之为二X射线波长CD为常数在,,,。某些能量处“发生突变称为吸收边这是内层电子被激发到外层而引起s1电子激,、、/:、、。发形成K吸收边2sZIP二2九电子激发分别形成LlLlLl吸收边等实验发,,,。现在吸收边高能一侧吸收系数并不是单调变化而有振荡现象在吸收边附近30一。eoe50V之内称为近边结构从约30一50V以上直到近1000V范围内的振荡称之为扩展X,。x射线吸收精细结构简称ExAFs一般将其定义为二梦“。为吸收系数单。。调变化
3、部分图]u为C的吸收系数与能量的关系`’,幻。Kroing“,sl及其他一些人都曾对实验上观察到这种现象已经有50多年EXAFS,。zL`J的解释作过研究但一直未得到一个正确的理论说明1970年以前的工作在Aaroff的,。e,as,书中作了评述可看出观点相当混乱1970年以后StrnSyerLytle等人从理论到`,”’,AFS是近邻原子的作用,实验进行了一系列工作卜认为EX并将EXAFS数据作富,,里叶变换得到原子间距和共他结构信息使EXAFS发展成为研究原子近邻结构的工。,,,具1974年以后同步辐射强X射线源用于EXAFS测量不
4、但提高了精度时间也大大。eee。“’.,`毛’。缩短川EXAFS的理论计算工作大多是L和T等人进行的朴他们比较严格,,地推导了EXAFS的基本公式计算了不同元素的相移和散射振幅给出了与实验相近。。的结果近年来EXAFS已较为广泛地用来研究各种物质的原子近邻结构解决了一些她后物理李进展卷二之~书澡碳多哪公减尸苏日,`,ōù八甘八ù产万Uqn一一一一~!9000X射线光子能呈(eV)图1金属Cu的X射线吸收系数(K吸收)与能量的关系。J七他方法难以或不能解决的结构问题:EXAFS方法的主要特点是、,,第一由于EXAFS是近邻原子的作用与研究
5、对象的原子是否周期性排列无关,。。因此既可研究晶态物质又可研究非晶态物质液态和非单原子气体也可进行研究、,第二各种元素的吸收边能量位置不同可通过调节入射X射线能量研究不dlI元素。。,原子近邻结构即可对化合物或混合物中各种原子分别研究同时由于不同近邻原子,。,散射振幅不同原则上也可区分近邻原子的种类用不同的EXAFS探测方法几乎可。分析周期表中各种元素、第三利用强X射线源和荧光EXAFS技术可以测定样品中含量很少的原子(包括。杂质原子)的近邻结构在有些情况下能对百万分之一含量原子进行分析、,。第四利用偏振X射线可以对有取向样品中原子键角
6、进行测量可测量表面结构、,。,第五样品制备比较简单不需要单晶在实验条件具备的情况下采集数据时间,,。较短用同步辐射X射线源通常一条谱线只需几分钟时间二、理论2.1甚本公式,。`,为讨论方便起见以K吸收为例吸收原子1态电子被X射线光子激发跃迁到P。`’“’对称的终态f由偶极跃迁近似可知吸收系数群=4。二么eZcr:r。N(。/)IM}切(E)(21)。,,,其山N为单位体积此种原子的数目“为X射线光子频率光子能量为h。(PEf)为xxi期陆坤权扩展射线吸收精细结构谱i念,(A)。,,终态密度在费米面以上足够高的能量范围光电子可作自由电子处
7、理(PEf)是一单。:“=“。调变化的量因而EXAFS是来自跃迁几率!Mf1}}的变化其中“为,。,。X线射电矢量p为电子动量初态S是确定的变化来自于终态f若吸收原子是孤,没有近,,,立的邻原子只有出射光电子波不会有散射波这时仅贡献单调变化的吸收,r。,系数图2所表示的单原子气体K的吸收就是如此若吸收原子周围有近邻原子则,出射光电子波受到这些原子的散射会形成散射波散射波与出射波在吸收原子处相干涉。,f:“。r(图3)使终态发生变化形成跃迁几率}Ml的振荡图4表示K原子吸咐于石墨。上的EXAFSl二仁』月一400一2000
8、0600一800toV)图2Kr单原子气体的X射线吸收系数的单调变化。,,关于EXAFS基本公式的推导先后有不同作者用稍有不同的方法得到基本相同。ern`7,,1、,ee{`“,u的结果st等人用单电子近似
