O 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 do espectrômetro 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. Próximo à 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 do espectrômetro 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 do espectrômetro 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 do espectrômetro 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, o 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, o 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, o espectrômetro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS) pode ser usado para análise do estado de valência de elementos Ce, U, etc. O espectrômetro 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. Ele 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.

O espectro 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 do espectro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS): Estrutura fina de absorção de raios X O espectro se refere a espectros de alta resolução perto das bordas características dos elétrons do núcleo atômico que absorvem raios X. Quando a energia dos raios X é a mesma que a energia de excitação dos elétrons da camada interna do elemento medido, eles serão fortemente absorvidos, resultando em um limite de absorção (ou borda de absorção). Perto da borda de absorção, devido a múltiplas razões de espalhamento e outras, o coeficiente de absorção dos raios X exibirá fenômenos oscilatórios, ou seja, estrutura fina. 2. Principais vantagens do espectro de estrutura fina de absorção de raios X (XAFS): (1) O produto de fluxo luminoso mais alto, com um fluxo de fótons superior a 1.000.000 de fótons/segundo/eV e uma eficiência espectral várias vezes superior à de outros produtos; Obter qualidade de dados equivalente à radiação síncrotron (2) Excelente estabilidade, a estabilidade da intensidade da luz monocromática da fonte de luz é melhor que 0,1% e o desvio de energia repetido é menor que 50 meV (3) Limite de detecção de 1%, alto fluxo de luz, 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%. 3. Áreas de aplicação do XAFS: Catálise industrial, materiais de armazenamento de energia, nanomateriais, toxicologia ambiental, análise qualitativa, análise de elementos pesados, etc. 4. Principais características do XAFS: (1) Ordenação de curto alcance: EXAFS depende de interações de curto alcance e não depende de ordenação de longo alcance. XAFS pode ser usado para estudar a estrutura de sistemas desordenados, como centros amorfos, líquidos, fundidos e ativos de catalisadores. (2) Especificidade do elemento: O método de fluorescência pode ser usado para medir amostras de elementos com concentrações tão baixas quanto um milionésimo. Ajustando a energia de raios X incidente, as estruturas vizinhas de átomos de diferentes elementos no mesmo composto podem ser estudadas. (3) Características de polarização: Raios X polarizados podem ser usados ​​para medir ângulos de ligação atômica e estruturas de superfície em amostras orientadas. O espectro de estrutura fina de absorção de raios X, com seus princípios únicos, características significativas e amplos campos de aplicação, tornou-se uma ferramenta indispensável e importante em vários campos, como ciência de materiais, química catalítica e pesquisa energética, fornecendo forte suporte para exploração aprofundada de microestruturas de materiais e estados eletrônicos.

Atualmente, o XAFS tem sido aplicado em muitos campos, especialmente no campo da catálise e pesquisa de materiais de baterias, e se tornou um importante método de caracterização preciso.

A Estrutura Fina de Absorção de Raios X (XAFS) é uma ferramenta poderosa para estudar a estrutura atômica ou eletrônica local de materiais baseados na fonte de luz de radiação síncrotron.