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第六章：X射线吸收精细结构（XAFS） ;1.XAFS，EXAFS和XANES ;; XAFS可分为两部分： 1)EXAFS（扩展X射线吸收精细结构） 吸收边高能侧（30-50）eV至1000eV的吸收系数 的震荡，称为EXAFS。它含有吸收原子的近邻原子结构信息（近邻原子种类、配位数、配位距离等）。 2)XANES（X射线吸收近边结构） 吸收边至高能侧（30-50）eV的吸收系数 的震荡，称为XANES。它含有吸收原子近邻原子结构和电子结构信息。;2. EXAFS产生机制，基本公式 ; 孤立原子，单原子气体，光电子处于出射态，远离吸收原子传播出去，即终态 为自由电子态，它不随入射光子的能量发生震荡。 双原子气体，凝聚态物质：吸收原子有近邻原子，出射光电子将受近邻原子的背散射，入射光子能量将使光电子波长变短，出射与散射光电子波的叠加结果将发生变化，相长干涉使吸收增加，相消干涉使吸收下降，从而使吸收曲线出现震荡，即产生EXAFS。;图22 从吸收原子(黑色)激发出的光电子波函数的径向分布。; 定义EXAFS函数 （4-1） k为光电子波矢， （4-2） 式中 为 的平滑变化部分，在物理上相当于孤立原子的吸收系数， 为扣除背底后吸收边高能侧的吸收系数， 为电子在原子内的束缚能。用量子力学理论可以推导出EXAFS的基本公式： （4-3） ; （4-3）表明， 将与下列因素有关： （一）与吸收原子周围的第j层近邻层中同种原子数目 、距离 及电子被散射振幅 有关， （ 如不同种原子处于同一近邻原子层中，可将这一近邻原子层看作几个不同的近邻原子层）。 （二）与散射光电子的位相改变有关。位相改变包含两部分，光程差引起的位相差，及出射处势场和背散处势场引起的相移， 。 （三）第j层原子的漫散分布程度有关，它包含热振动和原子无序分布的影响，若原子分布为高斯型设 为的 均方根偏离，则可表为Debye-Waller温度型的项 。 （四）与光电子的非弹性散射有关， ， 为光电子的平均??由程。 ;3.XAFS实验测量方法;图23 透射法的原理图 D0为前X射线探测器 D1为后X射线探测器; 2)荧光法 用离子室 测量，荧光用固体探测器（高纯Si，Ge探测器）测量。荧光法适用于薄膜样品和浓度小于5%的厚样品。这时，待测元素A的吸收系数与成正比。;图24 荧光法原理图;4. EXAFS数据处理;;图27 扣除平滑背景得到的?(k),并已将光子能量换算 为光子波矢k，函数?(k)乘以k2得到k2?(k); 3)Fourier变换 将 进行Fourier变换，得出径向分布函数 4)用窗函数滤出第一配位层，做反Fourier变换，得出第一壳层的 5)由标样或由理论计算得出 ， ，将 ， ，作拟合参数，对曲线 进行拟合，得出吸收原子的近邻原子信息 ， ， 。 同步辐射实验站XAFS站通常都有相应的数据处理程序 ;;;5.EXAFS的特点