X射線吸收譜儀的技術原理與應用實例

　　技術原理

　　X射線吸收譜儀（XAS）基于X射線與物質中特定元素的相互作用。當X射線穿過樣品時，特定能量的射線會被樣品中的原子吸收，引發電子躍遷，發射出特定波長的X射線。這些發射的X射線攜帶樣品原子結構和電子狀態信息。XAS技術核心是精細調控X射線能量，激發樣品中特定元素的電子躍遷，并測量X射線的能量和強度。通過分析吸收譜線的形狀、位置和強度，能獲取元素價態、配位環境、化學鍵類型以及局部電子結構等關鍵信息。

　　應用實例

　　在材料科學領域，XAS技術可用于研究材料的晶體結構、電子態以及元素分布。例如，在電池材料研究中，XAFS技術可進行原位測試，分析材料在電池充放電過程中元素價態和結構的變化，為電池性能優化提供依據。在化學領域，XAS技術能揭示化學反應機理，幫助科學家理解反應過程中的原子和電子結構變化。如天津大學一碳化工研究團隊利用X射線吸收精細結構譜儀對CuxSi催化劑的電子結構和配位環境進行表征，為Cu-O-Si界面和Cu-Si核殼顆粒催化劑上的反應提供了新的見解。在生物學和醫學中，XAS技術為研究生物大分子的空間構象以及疾病診斷和治療提供新途徑。此外，XAS技術還可用于金屬材料成分檢測、薄膜材料厚度測定、考古樣品無損分析等場景。