【摘要】 X射线吸收谱的研究是随着同步辐射装置发展而兴起的。

X射线吸收谱的研究是随着同步辐射装置发展而兴起的。Fricke1和Hertz早在上个世纪20年代就观察到了XAS在吸收边附近的精细结构，但是对X射线吸收谱本质的认识却经历了很漫长的过程。由于没有一个权威的理论，人们对吸收边附近精细结构的产生机理在很长时间内都没有一个统一的认识，此外由于实验条件的限制，做一次X射线吸收谱实验往往要花很长的时间，因此X射线吸收谱的研究进展十分缓慢。直到Sayers、Stern和Lytle在1971年引入了了Fourier变换，才弄清楚了扩展X射线吸收精细结构（EXAFS)的物理意义。再加上同步辐射光源的进步，使得XAS实验变得很便捷，由此X射线吸收谱方法进入了它的黄金时期，被广泛的应用在各个领域中。

当一束X射线穿透厚度为d的样品后，其强度I会因为吸收衰减到I1，如图一左图所示：

I1=I0-ud

上式中的u即为X射线吸收系数。而X射线吸收谱可以认为是X射线吸收系数u随入射X射线能量的变化曲线。如图一右图所示，我们可以观察到三个特征: （1）总的吸收系数随入射光子能量的增加而减小; （2）吸收系数在特定的能量点即吸收边附近会像阶梯函数式的急剧增加;（3）在吸收边之后可以看到一系列小的摆动或振荡。

 

图一 X射线穿过样品示意图（左图);吸收系数随光子能量变化曲线（右图)

第一个特征即为原子对X射线的吸收，它是单调下降的光滑曲线;第二个特征中吸收边的能量位置对于每一个吸收原子来说都是唯一的，它来自于芯态电子受激发跃迁到空态或自由态的激发能量;而最后一个特征就是我们需要的XAFS曲线。它不仅可以给出材料的几何结构信息，还能够给出电子结构信息，由于X射线吸收谱并不要求样品是否是长程有序的，所以不管样品是晶体还是非晶体、是固体还是液体、是纯净物还是混合物，都可以通过XAFS进行研究。因此X射线吸收谱是一种研究物质科学强有力的工具。

 

[1] H. Friche, Phys. Rev. 1920,16,202.

[2]G.Hertz,Z.Phys. 1920,3,19.

[3]DE. Sayers, EA. Stern and FW.Lytle, Phys. Rev. Lett.1971,27,1204.

[4]陈双明.贵金属纳米颗粒的结构及形成机制的XAFS研究[D].中国科学技术大学,2014.

 

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