EXAFS

EXAFS spectroscopie is een analysetechniek spectroscopie van X-straal absorptie voornamelijk met behulp van synchrotronstraling. Het geeft informatie over de atomaire omgeving van een bepaald element. Unlike methoden zoals röntgendiffractie die regelmatige structuur van het materiaal vereist, het EXAFS spectroscopie in elke omgeving stelsel: vast, vloeibaar, gas en interfaces. Het wordt meestal gepaard met XANES techniek.

In de praktijk

Het monster wordt verlicht door een röntgenbundel waarvan de energie wordt gevarieerd. Wanneer X-straling overeenkomend met de overgang van een elektron uit een energieniveau van de kern van het atoom tot een niveau van het continuüm wordt opgemerkt een absorptierand overeenkomt met het uitwerpen van een elektron. Het gebied nabij het absorptiemaximum dat van XANES en is kenmerkend voor de elektronische toestand van het element. Spanning honderden elektronvolt nadat de drempel oscillaties worden waargenomen, overeenkomend met het gebied van het EXAFS. Deze oscillaties bevatten informatie over de afstand tussen de aangeslagen atoom en zijn naaste buren in het monster, alsmede de aard van deze buren.

Theoretische verklaring van het verschijnsel

Deze trillingen afkomstig van de volgende verschijnselen: als gevolg van de golf-deeltje dualiteit, kan de uitgaande foto-elektron uit de aangeslagen atoom als een bolvormige golf worden beschouwd. Deze golf wordt verstrooid door omringende atomen, die volgens de Huygens-Fresnel principe elk een bolvormige golf die interfereert met de invallende golf uitzenden. Dienovereenkomstig is er variaties in absorptie, die verandert de golflengte afhankelijk van de aard van de naburige atomen, hun afstand en, in sommige gevallen het aantal en de hoeken vormen zij onderling.

De EXAFS signaal komt overeen met de laatste stand van interferentie met de buiging van de foto-elektron uitgestoten als een bolvormige golf golflengte

,

met

.

is de energie van de invallende foton energie en de drempelwaarde bestudeerd. De theorie van EXAFS werd geformuleerd in een kort bereik theorie en monoelectronic monodiffraction. Voor een relatief hoge energie en warmte en gematigde statistische stoornis, modulatie van de absorptiesnelheid in EXAFS, genormaliseerd ten opzichte van de absorptie als gevolg van "achtergrond" wordt gegeven.

Om de structurele parameters aansluit, moet de energie van de fotoelectron golfvector zetten. Deze transformatie geeft,

.

met

  • de diffractie amplitude van elk van de naburige atomen van het type met een Debye-Waller factor veranderen
  • de totale faseverschuiving ondergaan door de foto-elektron
  • van de verliezen van energie met de inelastisch gemiddelde vrije pad van de foto-elektron
  • de amplitude reductiefactor vanwege de interactie van veel-deeltjes.

Analyse van de resultaten

Als de XANES rechtstreeks wordt gebruikt op het absorptiespectrum, EXAFS vereist voorafgaande mathematische verwerking: Na extractie van het absorptiespectrum, het EXAFS-signaal ondergaat Fourier transformatie die verschillende bijdragen van de omringende atomen toont absorber atom. Deze worden geanalyseerd na een inverse Fourier transformatie, analyse daadwerkelijk terugkeren naar hun simulatie met behulp van theoretische waarden. Zo kunnen we de afstand van de rétrodiffuseur atoom en het aantal van deze atomen voor rétrodiffuseurs absorber atoom, of gemiddeld coördinatiegetal afleiden.

Merk op dat de XANES, gemeten bij een fractie van elektron-volt buurt Informatie over de oxidatietoestand van het element beschouwd en is afhankelijk van de symmetrie van het lokale elektrisch veld rond het centrale atoom. De pre-drempel piek komt overeen met de overgang naar de eerste leeg of gedeeltelijk gevuld niveaus, overgangen of niet geautoriseerd door symmetrie; de intensiteit van een overgang kan worden beschouwd als een goede handtekening van de symmetrie rond de absorptie-atoom. Deze overgangen kan ook leiden tot de toppen van de maximale absorptie drempel.