XAFS基础培训课件.ppt

3． 由于设备、数据采集模式、入射光强度、样品厚度等等的不同，记录下来的吸收强度也不同，不具有可比性，为了比较一系列数据的变化，需要将它们归一化，统一成可比数据。一般是对谱的吸收边跳高Δμ0(E0) 归一。 方法是简单拟合吸收边后XAFS振荡减弱区域并外推到边前，在吸收边E0处得到Δμ0，并以此值对XAFS谱归一。 .......... * 4． EXAFS信号表达为： 其中μ0(E)是自由原子的吸收曲线。需要首先获得μ0(E)才能从实验谱μ(E)中提取EXAFS信号。μ0(E)不能从实验中直接获得，而理论计算也不易算出。 实践中是用分段样条函数来拟合实验曲线，大体上尽量过各振荡中点，得到一条通过各振荡中点的无振荡的平滑曲线，以此作为μ0(E) 。 值得注意的是足够灵活的样条函数可能拟合整个实验谱μ(E)从而失去全部或部分的EXAFS信息Χ（E）。 .......... * 还需要考虑另一个幅度衰减项 ，它是由吸收原子空位所处的核能级上的其他电子的张驰所引起。通常将 做为常数处理，其取值范围为：0.7 1.0 。具体取值与配位数N相关，通常由已知结构的标准参照样品获得，再转移到测试样品。引入 项，EXAFS方程最终表达为： 这就是目前普遍接受的EXAFS 理论表达式。 .......... * 物理结论： 1）应用EXAFS表达式，在已知散射幅值f(k)和相移δ(k)的情况下，通过数据分析手段，可以获得以吸收原子为核心的配位原子的配位数N，配位距离R，和均方偏移σ2，这一点正是EXAFS分析方法的核心依据； 2）由于λ(k)和R-2项的存在，我们可以将EXAFS视为一种“局域化的探测方法”，一般仅能提供距吸收原子5埃范围内的结构信息； 3）EXAFS的振荡是由不同频率组成，每种频率对应于一个与吸收原子间距不同的配位层。由于傅立叶变换具有频域、空域转换的功能，因此傅立叶变换是EXAFS分析的重要手段。 .......... * 备注： 从EXAFS表达式可知，为了获得结构参数N、R、σ2，我们必须准确地知道散射幅值f(k)和相移δ(k)，这一点是EXAFS分析的关键问题。 在早期的EXAFS分析中，首先要测量已知结构参数的标准样品的EXAFS实验谱，通过拟合得到标样的f(k)和δ(k)，根据标样与待测样品之间的化学参数可转移性，将标样的f(k)和δ(k)应用于待测样品。通过这种方法获得的结果，一般来说仅能保证第一配位层参数的准确性。 直至最近10年，应用FEFF、GNXAS和EXCURVE等程序计算获得散射参数f(k)和δ(k)的方法成为主流方法，其结果的准确性已得到充分证实，往往比通过实验获得的散射参数还要准确。此外计算所得的散射参数并不仅限于第一层，并且还可以考虑到光电子的多重散射。 .......... * §2 XAFS实验 .......... * XAFS实验要素及方法综述 XAFS实验目的就是采集样品中感兴趣元素从其吸收边（K，L）附近到边后一定能量范围内的吸收谱，即 XAFS实验的关键设备: 能量可调的高强度的单色X射线光源(同步辐射+单色器)； 高质量的X射线强度探测系统－采谱 控制系统－控制单色器， 采谱探测系统协调进行 .......... * 电子储存环：当电子束团以相对论速度在储存环中运行时，在弯转磁铁或其他插入器件磁场作用下，电子束团受到向心力作用而发生偏转，同时产生特定形式的电磁辐射，即同步辐射。同步辐射是沿电子运动切线方向出射的一束高准直的广谱电磁辐射，其能量覆盖从可见光到几百KeV的硬X射线，一般称为白光。同步辐射具有高强度，高准直，发射角小，广谱，具有时间结构，有偏振性，有一定的相干性，可准确计算等一系列优点。 同步辐射光源 观察方向 弯 转 磁 铁中 心 强 度: ( Photon/s/mrad2/0.1%b.w.) t I .......... * E I 入射光谱 出射光谱 单色器：根据布喇格公式，当一束白光X射线以θ角入射到晶体晶面，仅有波长满足布喇格关系的单色X射线得到反射，其中d为晶体的晶面间距。当转动晶体，改变X射线入射角θ，出射光的波长亦随之改变，则可实现XAFS实验要求的单能可调X射线做能量（波长）扫描。实际单色器一般采用双平晶结构，以保持出射光束的平行及空间位置固定。 单色器原理 布喇格衍射 单色化 单色器原理 .......... * 数据采集两种基本模式 荧光模式： 前电离室IC0及与入射光束成90度设置的荧光探测器构成了荧光XAFS实验设置。荧光探测器接收样品产生的荧光，荧光强度If正比于X射线吸收几率。与透射实验一样，控制单色器在特定的能量范围进行能量扫描，并逐点采集I0及If，同样得到