
【化】 EXAFS; extended X-ray absorption fine structure
expand; extensive; numerous; vast; wide
delay; engage; extend; postpone; prolong; protract; send for
radial; ray
【醫】 radiation; ray
absorb; imbibe; soak; assimilate; draw on; drink in; sorb; suck
【化】 absorption
【醫】 absorb; absorption; resorb; resorption; rhoebdesis
【經】 absorption; assimilation
【化】 fine structure
廣延X射線吸收精細結構(Extended X-ray Absorption Fine Structure,簡稱EXAFS)是X射線吸收光譜學中表征材料局部原子結構的關鍵技術,其名稱可從漢英詞典角度解析如下:
廣延(Extended)
指X射線吸收譜中超出吸收邊(如K邊、L邊)高能側約50-1000 eV範圍的振蕩信號。該區域反映了光電子被鄰近原子散射産生的幹涉效應,其振蕩幅度隨能量延展範圍較寬,故稱“廣延”。
X射線(X-ray)
指實驗使用的電磁波譜範圍(波長約0.01–10 nm)。通過同步輻射或X射線管産生的高亮度X射線照射樣品,測量其吸收系數變化。
吸收(Absorption)
描述物質對入射X光子的吸收過程。當X射線能量大于原子内層電子結合能時,電子發生電離(光電效應),形成吸收邊躍遷。
精細結構(Fine Structure)
指吸收邊高能側疊加在平滑背景上的振蕩信號。這些微小波動(幅度約1-10%)包含原子間距、配位數、無序度等局域結構信息,故稱“精細”。
物理意義與應用
EXAFS源于光電子波被鄰近原子散射後與出射波的幹涉:
$$ chi(k) = sum_j frac{N_j f_j(k)}{kR_j} sinleft[2kR_j + delta_j(k)right] e^{-2sigma_j k} $$
其中 $k$ 為光電子波矢,$R_j$ 為配位距離,$N_j$ 為配位數。通過傅裡葉變換可提取鍵長、原子種類及無序度參數(如 $sigma_j$)。該技術適用于非晶态、溶液、生物分子等長程無序體系的近鄰結構解析,廣泛應用于催化材料、納米顆粒及環境科學領域。
權威參考來源
廣延X射線吸收精細結構(Extended X-ray Absorption Fine Structure,簡稱EXAFS)是X射線吸收精細結構(XAFS)的重要組成部分,主要用于分析物質中特定元素的局部原子排列結構。以下是詳細解釋:
EXAFS是指物質在吸收X射線時,吸收系數在吸收邊高能側(約30-1000 eV範圍)出現的振蕩現象。這種振蕩源于被激發的光電子波與周圍原子的散射波發生幹涉,通過分析幹涉信號,可以獲取吸收原子周圍的近鄰原子種類、配位數、鍵長等信息。
傳統X射線衍射(XRD)依賴長程有序結構,而EXAFS僅需短程有序,因此特别適合非晶材料(如聚合物電解質、生物大分子)的研究。
XAFS包括兩個區域:
EXAFS自20世紀70年代發展成熟,廣泛應用于材料科學、化學、生物學等領域,例如研究催化劑活性位點、電池材料的離子遷移機制等。國内研究組也在20世紀70年代末率先開展了相關實驗。
如需進一步了解實驗方法或案例,可參考、6、7等來源。
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