Espectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS)é uma ferramenta poderosa para estudar a estrutura atômica ou eletrônica local de materiais, amplamente utilizada em campos populares como catálise, energia e nanotecnologia.

O princípio básico deEspectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS) é que quando a energia dos raios X ressoa com a energia de uma camada eletrônica interna de um elemento na amostra, um aumento repentino de elétrons é excitado para formar um espectro contínuo, que é chamado de borda de absorção. Perto da borda de absorção, conforme a energia dos raios X aumenta, a taxa de absorção diminui monotonicamente conforme a profundidade de penetração dos raios X aumenta. Quando o espectro é estendido além de uma borda específica, estruturas finas podem ser observadas, onde regiões de estruturas de absorção de raios X próximas à borda (XANES) aparecem assim que picos e ombros com uma largura superior a 20 a 30 elétron-volts passam pelo ponto inicial da borda. A estrutura fina localizada no lado de alta energia da borda, onde a energia decai para várias centenas de elétron-volts, é chamada de Estrutura Fina de Absorção de Raios X (XAFS).

As principais características deEspectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS) são:

Sensibilidade à ordenação de curto alcance: Depende da ordenação de curto alcance e não depende da ordenação de longo alcance, possibilitando a medição de uma ampla gama de amostras. Pode ser usada para materiais amorfos, líquidos, fundidos, centros ativos de catalisadores, proteínas metálicas, etc., bem como para estudos estruturais de átomos de impurezas em cristais.

Características elementares fortes: A borda de absorção de raios X tem características elementares e, para átomos de diferentes elementos na amostra, a estrutura atômica vizinha de diferentes elementos no mesmo composto pode ser estudada ajustando a energia incidente dos raios X.

Alta sensibilidade: o método de fluorescência pode ser usado para medir amostras de elementos com concentrações tão baixas quanto um milionésimo.

Aquisição abrangente de informações estruturais: capaz de fornecer parâmetros que determinam a estrutura local, como a distância entre átomos absorventes e átomos vizinhos, o número e o tipo desses átomos e o estado de oxidação dos elementos absorventes.

A preparação da amostra é simples: não é necessário um único cristal e, nas condições experimentais, o tempo de coleta de dados é relativamente curto. Usar uma fonte de raios X síncrotron geralmente leva apenas alguns minutos para medir uma linha espectral.

As principais vantagens deEspectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS) são:

Vantagem principal: produto com maior fluxo luminoso

Fluxo de fótons superior a 1.000.000 de fótons/segundo/eV, com eficiência espectral várias vezes superior à de outros produtos; Obtenção de qualidade de dados equivalente à radiação síncrotron

Excelente estabilidade:

A estabilidade da intensidade da luz monocromática da fonte de luz é melhor que 0,1% e a deriva de energia durante a coleta repetida é inferior a 50 meV

Limite de detecção de 1%:

Alto fluxo luminoso, excelente otimização do caminho óptico e excelente estabilidade da fonte de luz garantem que dados EXAFS de alta qualidade ainda possam ser obtidos quando o conteúdo do elemento medido for 1%.

4. Áreas de aplicação deEspectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS) :

Campo de energia: como pesquisa sobre baterias de lítio e outros materiais de baterias secundárias, pesquisa sobre células de combustível, pesquisa sobre materiais de armazenamento de hidrogênio, etc. O XAFS pode ser usado para obter a concentração, o estado de valência, o ambiente de coordenação e as mudanças dinâmicas dos átomos do núcleo durante os ciclos de carga e descarga e reações eletroquímicas.

Campo de catálise: usado para pesquisas sobre catálise de nanopartículas, catálise de átomo único, etc. Obtenha a morfologia do catalisador no suporte, a forma de interação com o suporte e suas alterações durante o processo catalítico por meio de XAFS, bem como as estruturas vizinhas de íons metálicos com conteúdo extremamente baixo.

No campo da ciência dos materiais,Espectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS) é usado para a caracterização de vários materiais, o estudo de sistemas complexos e materiais estruturais desordenados, a pesquisa de isótopos radioativos, o estudo de propriedades relacionadas de materiais de superfície e interface e o estudo de mudanças dinâmicas em materiais.

No campo da geologia,Espectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS) pode ser usado para análise do estado de valência de elementos de materiais de minério em pesquisas geológicas.

Campo ambiental: XES pode ser usado para análise de estado de valência de elementos Cr/As, etc.

No campo da radioquímica,Espectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS) pode ser usado para análise do estado de valência de elementos Ce, U, etc.

OEspectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS) desempenha um papel importante na pesquisa científica moderna devido ao seu princípio de funcionamento único, características significativas e amplos campos de aplicação. Fornece um meio poderoso para que as pessoas obtenham uma compreensão mais profunda da microestrutura e do estado químico da matéria, promovendo o desenvolvimento e o progresso de múltiplos campos disciplinares.