طیف سنج ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS)یک ابزار قدرتمند برای مطالعه ساختار اتمی یا الکترونیکی محلی مواد است که به طور گسترده در زمینه های محبوب مانند کاتالیز، انرژی و فناوری نانو استفاده می شود.

اصل اساسی ازطیف سنج ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS) این است که وقتی انرژی اشعه ایکس با انرژی یک لایه الکترونی داخلی یک عنصر در نمونه طنین انداز می شود، افزایش ناگهانی الکترون ها برای تشکیل یک طیف پیوسته تحریک می شود که به آن لبه جذب می گویند. در نزدیکی لبه جذب، با افزایش انرژی اشعه ایکس، با افزایش عمق نفوذ اشعه ایکس، سرعت جذب به طور یکنواخت کاهش می یابد. هنگامی که طیف فراتر از یک لبه خاص گسترش می یابد، ساختارهای ظریفی را می توان مشاهده کرد، جایی که نواحی جذب اشعه ایکس نزدیک سازه های لبه (XANES) به محض عبور قله ها و شانه هایی با عرض بیش از 20 تا 30 الکترون ولت از نقطه شروع لبه ظاهر می شوند. ساختار ظریفی که در سمت پر انرژی لبه قرار دارد، جایی که انرژی به چند صد الکترون ولت کاهش می یابد، ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS) نامیده می شود.

ویژگی های اصلی ازطیف سنج ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS) عبارتند از:

حساسیت به سفارش کوتاه برد: بستگی به سفارش کوتاه برد دارد و به سفارش دوربرد متکی نیست و اندازه گیری طیف وسیعی از نمونه ها را ممکن می کند. می توان از آن برای مراکز آمورف، مایع، مذاب، کاتالیزور فعال، پروتئین های فلزی و غیره و همچنین برای مطالعات ساختاری اتم های ناخالصی در کریستال ها استفاده کرد.

ویژگی های عنصری قوی: لبه جذب اشعه ایکس دارای ویژگی های عنصری است و برای اتم های عناصر مختلف در نمونه، ساختار همسایه اتمی عناصر مختلف در یک ترکیب را می توان با تنظیم انرژی اشعه ایکس فرودی مطالعه کرد.

حساسیت بالا: از روش فلورسانس می توان برای اندازه گیری نمونه هایی از عناصر با غلظت کمتر از یک میلیونیم استفاده کرد.

اکتساب جامع اطلاعات ساختاری: قادر به ارائه پارامترهایی است که ساختار محلی را تعیین می کند، مانند فاصله بین اتم های جاذب و اتم های همسایه، تعداد و نوع این اتم ها و حالت اکسیداسیون عناصر جاذب.

آماده سازی نمونه ساده است: هیچ کریستالی مورد نیاز نیست، و در شرایط آزمایشی، زمان جمع آوری داده ها نسبتاً کوتاه است. استفاده از منبع اشعه ایکس سنکروترون معمولاً فقط چند دقیقه طول می کشد تا یک خط طیفی اندازه گیری شود.

مزایای اصلی ازطیف سنج ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS) عبارتند از:

مزیت اصلی: بالاترین محصول شار نورانی

شار فوتون بیش از 1000000 فوتون/ثانیه/eV، با بازده طیفی چندین برابر بیشتر از سایر محصولات. کیفیت داده معادل تشعشع سنکروترون را بدست آورید

پایداری عالی:

پایداری شدت نور تک رنگ منبع نور بهتر از 0.1٪ است و رانش انرژی در طول جمع آوری مکرر کمتر از 50 مگا ولت است.

حد تشخیص 1٪:

شار نوری بالا، بهینه‌سازی مسیر نوری عالی، و پایداری عالی منبع نور تضمین می‌کند که داده‌های EXAFS با کیفیت بالا هنوز هم زمانی که محتوای عنصر اندازه‌گیری‌شده is>h1٪ است به دست می‌آید.

4. زمینه های کاربردی ازطیف سنج ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS) :

زمینه انرژی: مانند تحقیق در مورد باتری های لیتیومی و سایر مواد باتری ثانویه، تحقیقات پیل سوختی، تحقیقات مواد ذخیره سازی هیدروژن و غیره. XAFS را می توان برای به دست آوردن غلظت، وضعیت ظرفیت، محیط هماهنگی و تغییرات دینامیکی اتم های هسته در طول چرخه های تخلیه شارژ و واکنش های الکتروشیمیایی استفاده کرد.

زمینه کاتالیزوری: برای تحقیقات در مورد کاتالیز نانوذره، کاتالیز تک اتمی و غیره استفاده می شود. مورفولوژی کاتالیزور روی تکیه گاه، شکل برهمکنش با تکیه گاه و تغییرات آن در طی فرآیند کاتالیزوری از طریق XAFS و همچنین ساختارهای مجاور یون های فلزی با محتوای بسیار کم را بدست آورید.

در زمینه علم مواد،طیف سنج ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS) برای توصیف مواد مختلف، مطالعه سیستم‌های پیچیده و مواد ساختاری بی‌نظم، تحقیق در مورد ایزوتوپ‌های رادیواکتیو، مطالعه خواص مرتبط مواد سطحی و سطح مشترک، و مطالعه تغییرات دینامیکی در مواد استفاده می‌شود.

در زمینه زمین شناسی،طیف سنج ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS) می تواند برای تجزیه و تحلیل وضعیت ظرفیت عناصر مواد معدنی در تحقیقات زمین شناسی استفاده شود.

زمینه محیطی: XES را می توان برای تجزیه و تحلیل وضعیت ظرفیت عناصر Cr/همانطور که و غیره استفاده کرد.

در زمینه رادیوشیمی،طیف سنج ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS) می توان برای تجزیه و تحلیل وضعیت ظرفیت عناصر Ce، U و غیره استفاده کرد.

راطیف سنج ساختار ظریف جذب اشعه ایکس (XAFS) به دلیل اصل کار منحصر به فرد، ویژگی های قابل توجه و زمینه های کاربردی گسترده، نقش مهمی در تحقیقات علمی مدرن ایفا می کند. این ابزار قدرتمندی را برای افراد فراهم می‌کند تا درک عمیق‌تری از ریزساختار و حالت شیمیایی ماده به دست آورند و توسعه و پیشرفت زمینه‌های رشته‌ای متعدد را ارتقا دهند.