EXAFS原理及其在玻璃结构分析中的应用.ppt

EXAFS原理及其在玻璃结构分析中的应用目录EXAFS基本原理数据分析玻璃结构分析的一个实例实验仪器及制样Mo吸收边示意图C,D常数X射线的吸收吸收边Victoreen公式吸收边吸收边产生原因：当入射X光子的能量等于被照射样品某内层电子的电离能时，会被大量吸收精细结构XAFS(X-rayabsorptionfinestructure)的定义XAFS包括EXAFS和XANES两种技术EXAFS(Extendedx-rayabsorptionfinestructure)是元素的X射线吸收系数在吸收边高能侧30?1000eV范围出现的振荡。XANES(X-rayabsorptionnearedgestructure)是元素吸收边位置50eV范围内的精细结构。精细结构：吸收边附近及其广延段存在一些分立的峰或波状起伏，称精细结构。产生的物理机制出射光电子波与背散射光电子波在吸收原子处的干涉对吸收谱的调制。干涉是由出射波与散射波的相位差引起的，与入射波的强弱、近邻原子的种类及数目N、以及吸收原子到近邻原子的距离R有关。所以，通过XAFS可得到近邻原子的信息。EXAFS：一次散射（简单）XANFS：多次散射（较复杂）区别EXAFS优点不依赖晶体结构，因此可用于大量的非晶态材料的研究不受其他元素的干扰，对不同的元素的原子，可由吸收边位置不同，而得以分别研究可测配位原子的种类、个数、间距等浓度很低的样品，百万分之几的元素也能分析样品制备比较简单，数据收集时间短EXAFS的理论表达式相移总相移EXAFS的数据处理(1)求?-E曲线(2)背景扣除(3)?0拟合(4)E→k转换(5)求?(k)(6)获得结构参数理论计算拟合法:先拟定被研究物质的结构模型，给出结构参数，然后根据的理论公式计算相应的EXAFS谱。将理论计算与实验测定的EXAFS谱进行比较，获得结构参数标样法：用结构已知并与待定结构相近的一种物质作为标样，通过测定试样和标样的EXAFS谱来确定未知结构傅立叶变换滤波曲线拟合法：介于前两种方法第一种参数太多，工作量大，不可取！常用后两种，但第二种受到标样的限制背景的扣除其他原子的吸收，通过Victoreen公式拟合边前的吸收曲线，然后延长到吸收边以后作为本底从总吸收扣除?0的拟合与扣除?0是自由原子的吸收，一般取?曲线的中值，可通过条样函数法拟合归一化、E-K转换k/?-1χ(k)权重k/?-1χ(k)knZ57n=136Z57n=2Z36n=3此步可以直接拟合，但它是吸收原子外各个配位层的贡献的总和，因而拟合参数很多，计算工作量大，比较复杂傅里叶变换Distance/?此步可进行标样法傅里叶反变换k/?-1χ(k)k3将F（R）图的一个峰进行傅里叶反变换，回到K空间，得曲线拟合滤波k/?-1χ(k)k3玻璃中的应用20GaF3-15InF3-20CdF2-15ZnF2-20PbF2-10SnF2图4-3晶化后样品的XRD图谱晶化前后样品以及三方相GaF3的Ga-K吸收边的XAFS图谱样品中Ga的EXAFS分析晶化前后样品以及三方相GaF3的k3χ函数图谱晶化前后样品以及三方相GaF3的径向分布函数图谱晶化前后玻璃样品中Ga的配位情况没有发生明显变化！样品中Zn的EXAFS分析晶化前后样品以及四方相ZnF2的Zn-K吸收边的XAFS图谱晶化前后样品以及四方相ZnF2的k3χ函数图谱晶化前后样品以及四方相ZnF2的径向分布函数图谱四方相ZnF2中Zn的第一配位壳层在R空间的拟合玻璃样品中Zn的第一配位壳层在R空间的拟合晶化后样品中Zn的第一配位壳层在R空间的拟合ZnF2晶体的第一配位壳层与理论曲线符合的很好；而晶化前后玻璃样品第一配位壳层的峰值则比理论值更偏向的低R方向，表明配位原子的分布不再符合Gaussian型，结构的无序度更大