Röntgenabsorptions-Feinstrukturspektrometer (XAFS)ist ein leistungsfähiges Werkzeug zum Studium der lokalen atomaren oder elektronischen Struktur von Materialien, das in gängigen Bereichen wie Katalyse, Energie und Nanotechnologie weit verbreitet ist.

Das Grundprinzip vonRöntgenabsorptions-Feinstrukturspektrometer (XAFS) besteht darin, dass, wenn die Energie der Röntgenstrahlen mit der Energie einer inneren Elektronenschale eines Elements in der Probe in Resonanz tritt, ein plötzlicher Anstieg der Elektronen angeregt wird und ein kontinuierliches Spektrum bildet, das als Absorptionskante bezeichnet wird. Nahe der Absorptionskante nimmt die Absorptionsrate mit zunehmender Röntgenenergie und zunehmender Eindringtiefe der Röntgenstrahlen monoton ab. Wenn das Spektrum über eine bestimmte Kante hinaus erweitert wird, können feine Strukturen beobachtet werden. Sobald Spitzen und Schultern mit einer Breite von über 20 bis 30 Elektronenvolt den Anfangspunkt der Kante passieren, erscheinen Bereiche mit Röntgenabsorptionskantenstrukturen (XANES). Die Feinstruktur auf der energiereichen Seite der Kante, wo die Energie auf mehrere hundert Elektronenvolt abfällt, wird als Feinstruktur der Röntgenabsorption (XAFS) bezeichnet.

Die Hauptmerkmale vonRöntgenabsorptions-Feinstrukturspektrometer (XAFS) Sind:

Empfindlichkeit gegenüber Nahordnung: Die Methode ist von der Nahordnung abhängig und nicht von der Fernordnung. Dadurch können Messungen an einer breiten Palette von Proben durchgeführt werden. Sie kann für amorphe, flüssige und geschmolzene Proben, aktive Katalysatorzentren, Metallproteine ​​usw. sowie für Strukturuntersuchungen von Fremdatomen in Kristallen verwendet werden.

Starke Elementeigenschaften: Die Röntgenabsorptionskante weist Elementeigenschaften auf, und für Atome verschiedener Elemente in der Probe kann die atomare Nachbarstruktur verschiedener Elemente in derselben Verbindung durch Anpassen der einfallenden Röntgenenergie untersucht werden.

Hohe Empfindlichkeit: Mit der Fluoreszenzmethode können Elementproben mit Konzentrationen von nur einem Millionstel gemessen werden.

Umfassende Erfassung struktureller Informationen: Bereitstellung von Parametern, die die lokale Struktur bestimmen, wie etwa der Abstand zwischen absorbierenden Atomen und benachbarten Atomen, die Anzahl und Art dieser Atome sowie der Oxidationszustand absorbierender Elemente.

Die Probenvorbereitung ist einfach: Es wird kein Einkristall benötigt, und unter den experimentellen Bedingungen ist die Datenerfassungszeit relativ kurz. Mit einer Synchrotron-Röntgenquelle dauert die Messung einer Spektrallinie in der Regel nur wenige Minuten.

Die Hauptvorteile vonRöntgenabsorptions-Feinstrukturspektrometer (XAFS) Sind:

Hauptvorteil: höchstes Lichtstromprodukt

Photonenfluss von über 1.000.000 Photonen/Sekunde/eV, mit einer spektralen Effizienz, die um ein Vielfaches höher ist als bei anderen Produkten; Erzielung einer Datenqualität, die der von Synchrotronstrahlung entspricht

Hervorragende Stabilität:

Die Stabilität der monochromatischen Lichtintensität der Lichtquelle ist besser als 0,1 %, und die Energiedrift bei wiederholter Sammlung beträgt weniger als 50 meV

1% Nachweisgrenze:

Hoher Lichtstrom, hervorragende Optimierung des optischen Pfads und hervorragende Stabilität der Lichtquelle gewährleisten, dass auch dann noch hochwertige EXAFS-Daten gewonnen werden können, wenn der gemessene Elementgehalt 1 % beträgt.

4. Anwendungsgebiete vonRöntgenabsorptions-Feinstrukturspektrometer (XAFS) :

Energiebereich: beispielsweise Forschung zu Lithiumbatterien und anderen Sekundärbatteriematerialien, Brennstoffzellenforschung, Forschung zu Wasserstoffspeichermaterialien usw. Mithilfe von XAFS können Konzentration, Valenzzustand, Koordinationsumgebung und dynamische Änderungen von Kernatomen während Lade-Entlade-Zyklen und elektrochemischen Reaktionen ermittelt werden.

Katalysebereich: Wird für die Forschung zur Nanopartikelkatalyse, Einzelatomkatalyse usw. verwendet. Erhalten Sie die Morphologie des Katalysators auf dem Träger, die Interaktionsform mit dem Träger und ihre Änderungen während des katalytischen Prozesses durch XAFS sowie die benachbarten Strukturen von Metallionen mit extrem niedrigem Gehalt.

Im Bereich der MaterialwissenschaftenRöntgenabsorptions-Feinstrukturspektrometer (XAFS) wird zur Charakterisierung verschiedener Materialien, zur Untersuchung komplexer Systeme und ungeordneter Strukturmaterialien, zur Erforschung radioaktiver Isotope, zur Untersuchung verwandter Eigenschaften von Oberflächen- und Grenzflächenmaterialien und zur Untersuchung dynamischer Materialveränderungen verwendet.

Im Bereich der GeologieRöntgenabsorptions-Feinstrukturspektrometer (XAFS) kann zur Analyse des Elementvalenzzustands von Erzmaterialien in der geologischen Forschung verwendet werden.

Umweltbereich: XES kann zur Valenzzustandsanalyse von Cr/As-Elementen usw. verwendet werden.

Im Bereich der RadiochemieRöntgenabsorptions-Feinstrukturspektrometer (XAFS) kann zur Valenzzustandsanalyse von Ce-, U-Elementen usw. verwendet werden.

DerRöntgenabsorptions-Feinstrukturspektrometer (XAFS) spielt aufgrund seines einzigartigen Funktionsprinzips, seiner signifikanten Eigenschaften und seiner breiten Anwendungsgebiete eine wichtige Rolle in der modernen wissenschaftlichen Forschung. Es bietet ein wirksames Mittel, um ein tieferes Verständnis der Mikrostruktur und des chemischen Zustands von Materie zu erlangen und fördert so die Entwicklung und den Fortschritt in zahlreichen Disziplinen.