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Les spectromètres d'absorption des rayons X mesurent le coefficient d'absorption en fonction de l'énergie des photons pour révéler la structure atomique et électronique locale. La spectroscopie XANES renseigne sur la valence et la coordination ; la spectroscopie EXAFS extrait les longueurs de liaison et les nombres de coordination. Tendances : synchrotrons de 4e génération et avancées majeures sur des appareils de laboratoire. Applications : catalyse, batteries, environnement, biomédecine. Méthode non destructive, spécifique à l'élément, limite de détection de 0,5 % en poids.

La spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) est une technique fondamentale qui sonde la structure atomique par absorption des rayons X. Elle analyse les spectres XANES/EXAFS pour obtenir des informations sur les propriétés électroniques et de coordination. Elle est essentielle en science des matériaux, en chimie et en biomédecine. Les progrès réalisés permettent des études in situ, ouvrant la voie à des applications durables.

Ce guide décrit en détail la conception des expériences XAS, en insistant sur l'importance d'une préparation uniforme des échantillons (broyage, dilution, manipulation sous atmosphère inerte, etc.) et d'un contrôle précis des mesures (plages de balayage, paramètres du faisceau, moyennage des données, etc.). Une mise en œuvre rigoureuse garantit des données fiables sur la structure atomique locale, essentielles pour la recherche en catalyse et en matériaux énergétiques.

La spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS), une technique avancée basée sur le rayonnement synchrotron, analyse l'absorption des rayons X pour révéler de manière non destructive les états électroniques locaux à l'échelle atomique et les structures géométriques (via XANES et EXAFS), et est largement utilisée dans la recherche sur les matériaux et l'énergie.

Spectromètre Dandong Tongda XAFS : un outil d'analyse de la structure des matériaux pour le laboratoire Analyse précise de la structure du matériau atomique sans dépendance aux sources de rayonnement synchrotron. La spectroscopie de structure fine par absorption des rayons X (XAFS) est une technique importante pour étudier les structures atomiques et électroniques locales des matériaux, avec de larges applications en catalyse, en recherche énergétique et en science des matériaux. La méthodologie XAFS conventionnelle repose principalement sur des sources de rayonnement synchrotron, ce qui présente des défis tels qu'une disponibilité limitée du faisceau, des procédures d'application complexes et la nécessité de transporter les échantillons vers des installations scientifiques de grande envergure pour analyse. La structure fine d'absorption des rayons X développée par Dandong Tongda Technology Co., Ltd. vise à intégrer cette capacité analytique sophistiquée dans les environnements de laboratoire standard. Principaux avantages et valeur pratique La conception de cet instrument répond à plusieurs défis critiques auxquels les chercheurs sont confrontés : Alternative en laboratoire au rayonnement synchrotron : élimine la dépendance traditionnelle aux sources de rayonnement synchrotron, permettant aux chercheurs d'effectuer efficacement des tests XAFS de routine dans leurs propres laboratoires, améliorant ainsi considérablement la productivité de la recherche. Capacités de test in situ : prend en charge l'intégration de diverses chambres d'échantillonnage in situ (par exemple, électrochimiques, à température variable), permettant la surveillance en temps réel des changements dynamiques dans la structure atomique locale du matériau dans des conditions opérationnelles simulées (telles que les réactions catalytiques ou les processus de charge/décharge de la batterie), fournissant des informations précieuses sur les mécanismes de réaction. Fonctionnement automatisé pour une efficacité améliorée : une tourelle d'échantillons à 18 positions permet le changement automatique d'échantillons, facilitant la mesure automatisée continue de plusieurs échantillons et le fonctionnement sans pilote, simplifiant ainsi le criblage d'échantillons par lots et les expériences in situ prolongées. Champ d'application étendu Le spectromètre TD-XAFS trouve des applications dans de nombreux domaines nécessitant une étude détaillée des structures locales des matériaux : Nouveaux matériaux énergétiques : analyse des changements d'état de valence et de la stabilité structurelle des matériaux d'électrodes de batteries lithium-ion pendant les processus de charge/décharge ; étude des environnements de coordination sur les sites actifs catalytiques des piles à combustible. Science de la catalyse : Particulièrement adapté à l'étude des structures de coordination précises des nanocatalyseurs et des catalyseurs à atome unique, des caractéristiques du site actif et de leurs interactions avec les matériaux de support, même à de faibles charges métalliques (<1%). Science des matériaux : étude des structures désordonnées, des matériaux amorphes, des effets de surface/interface et des processus de transition de phase dynamique. Sciences de l'environnement : Analyse des états de valence et des structures de coordination des éléments métalliques lourds dans les échantillons environnementaux (par exemple, sol, eau), essentiels pour évaluer la toxicité et la mobilité. Macromolécules biologiques : étude des structures électroniques et des configurations géométriques des centres actifs métalliques dans les métalloprotéines et les enzymes. Résumé Le spectromètre TD-XAFS de Dandong Tongda constitue une plateforme d'essai de paillasse domestique hautes performances, conçue pour les universités, les instituts de recherche et les centres de R&D des entreprises. Il intègre avec succès des capacités de niveau synchrotron dans les laboratoires conventionnels, réduisant ainsi considérablement les obstacles à l'accès à la technologie XAFS. Cet instrument offre aux chercheurs des outils pratiques, efficaces et flexibles pour l'analyse de la structure des matériaux microscopiques, constituant une solution pratique pour les scientifiques explorant le monde microscopique de la matière.

Le spectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) est un outil puissant pour étudier la structure atomique ou électronique locale des matériaux, largement utilisé dans des domaines populaires tels que la catalyse, l'énergie et la nanotechnologie. Le principe de base du spectromètre d'absorption des rayons X à structure fine (XAFS) est le suivant : lorsque l'énergie des rayons X entre en résonance avec celle de la couche électronique interne d'un élément de l'échantillon, une augmentation soudaine du nombre d'électrons est excitée pour former un spectre continu, appelé seuil d'absorption. À proximité du seuil d'absorption, lorsque l'énergie des rayons X augmente, le taux d'absorption diminue de façon monotone avec la profondeur de pénétration des rayons X. Lorsque le spectre est étendu au-delà d'un seuil spécifique, des structures fines peuvent être observées. Des régions de structures d'absorption des rayons X à proximité du seuil (XANES) apparaissent dès que des pics et des épaulements d'une largeur supérieure à 20 à 30 électronvolts passent par le point de départ du seuil. La structure fine située du côté haute énergie du seuil, où l'énergie décroît jusqu'à plusieurs centaines d'électronvolts, est appelée structure fine d'absorption des rayons X (XAFS). Les principales caractéristiques du spectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) sont les suivantes : Sensibilité à l'ordre à courte portée : elle dépend de l'ordre à courte portée et non de l'ordre à longue portée, ce qui permet de mesurer une large gamme d'échantillons. Elle peut être utilisée pour les milieux amorphes, liquides, fondus, les centres actifs de catalyseurs, les protéines métalliques, etc., ainsi que pour les études structurales des atomes d'impuretés dans les cristaux. Caractéristiques élémentaires fortes : Le bord d'absorption des rayons X présente des caractéristiques élémentaires et, pour les atomes de différents éléments de l'échantillon, la structure atomique voisine de différents éléments du même composé peut être étudiée en ajustant l'énergie des rayons X incidents. Haute sensibilité : la méthode de fluorescence peut être utilisée pour mesurer des échantillons d’éléments avec des concentrations aussi faibles qu’un millionième. Acquisition complète d'informations structurelles : capable de fournir des paramètres qui déterminent la structure locale, tels que la distance entre les atomes absorbants et les atomes voisins, le nombre et le type de ces atomes et l'état d'oxydation des éléments absorbants. La préparation des échantillons est simple : aucun monocristal n'est requis et, dans les conditions expérimentales, le temps de collecte des données est relativement court. La mesure d'une raie spectrale à l'aide d'une source de rayons X synchrotron ne prend généralement que quelques minutes. Les principaux avantages du spectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) sont : Avantage principal : produit à flux lumineux le plus élevé Flux de photons dépassant 1 000 000 photons/seconde/eV, avec une efficacité spectrale plusieurs fois supérieure à celle des autres produits ; Obtenir une qualité de données équivalente au rayonnement synchrotron Excellente stabilité : La stabilité de l'intensité lumineuse monochromatique de la source lumineuse est meilleure que 0,1 % et la dérive énergétique lors de la collecte répétée est inférieure à 50 meV Limite de détection de 1 % : Un flux lumineux élevé, une excellente optimisation du chemin optique et une excellente stabilité de la source lumineuse garantissent que des données EXAFS de haute qualité peuvent toujours être obtenues lorsque la teneur en éléments mesurée est > 1 %. 4. Domaines d'application du spectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) : Domaine énergétique : comme la recherche sur les batteries au lithium et autres matériaux de batteries secondaires, la recherche sur les piles à combustible, la recherche sur les matériaux de stockage d'hydrogène, etc. XAFS peut être utilisé pour obtenir la concentration, l'état de valence, l'environnement de coordination et les changements dynamiques des atomes de base pendant les cycles de charge et de décharge et les réactions électrochimiques. Domaine de la catalyse : utilisé pour la recherche sur la catalyse des nanoparticules, la catalyse à atome unique, etc. Obtenir la morphologie du catalyseur sur le support, la forme d'interaction avec le support et ses changements au cours du processus catalytique via XAFS, ainsi que les structures voisines des ions métalliques à très faible teneur. Dans le domaine de la science des matériaux, le spectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) est utilisé pour la caractérisation de divers matériaux, l'étude de systèmes complexes et de matériaux structurels désordonnés, la recherche d'isotopes radioactifs, l'étude des propriétés associées des matériaux de surface et d'interface, et l'étude des changements dynamiques dans les matériaux. Dans le domaine de la géologie, le spectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) peut être utilisé pour l'analyse de l'état de valence des éléments des matériaux minéralisés dans la recherche géologique. Domaine environnemental : XES peut être utilisé pour l'analyse de l'état de valence des éléments Cr/As, etc. Dans le domaine de la radiochimie, le spectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) peut être utilisé pour l'analyse de l'état de valence des éléments Ce, U, etc. Le spectromètre d'absorption des rayons X à structure fine (XAFS) joue un rôle important dans la recherche scientifique moderne grâce à son principe de fonctionnement unique, ses caractéristiques remarquables et ses vastes champs d'application. Il offre un puissant outil permettant d'approfondir la compréhension de la microstructure et de l'état chimique de la matière, favorisant ainsi le développement et le progrès de multiples disciplines.

Le spectre de structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) est un outil puissant pour étudier la structure atomique ou électronique locale des matériaux, largement utilisé dans des domaines populaires tels que la catalyse, l'énergie et la nanotechnologie. Le principe du spectre de structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) : Le spectre d'absorption des rayons X à structure fine désigne les spectres haute résolution proches des limites caractéristiques des électrons du noyau atomique absorbant les rayons X. Lorsque l'énergie des rayons X est égale à l'énergie d'excitation des électrons de la couche interne de l'élément mesuré, ils sont fortement absorbés, ce qui entraîne une limite d'absorption (ou limite d'absorption). À proximité de cette limite, en raison de la diffusion multiple et d'autres facteurs, le coefficient d'absorption des rayons X présente des phénomènes oscillatoires, à savoir une structure fine. 2. Principaux avantages du spectre d'absorption des rayons X à structure fine (XAFS) : (1) Le produit de flux lumineux le plus élevé, avec un flux de photons dépassant 1 000 000 photons/seconde/eV, et une efficacité spectrale plusieurs fois supérieure à celle des autres produits ; Obtenir une qualité de données équivalente au rayonnement synchrotron (2) Excellente stabilité, la stabilité de l'intensité lumineuse monochromatique de la source lumineuse est meilleure que 0,1 % et la dérive énergétique répétée est inférieure à 50 meV (3) Une limite de détection de 1 %, un flux lumineux élevé, une excellente optimisation du chemin optique et une excellente stabilité de la source lumineuse garantissent que des données EXAFS de haute qualité peuvent toujours être obtenues lorsque la teneur en éléments mesurés est > 1 %. 3. Domaines d'application de XAFS : Catalyse industrielle, matériaux de stockage d'énergie, nanomatériaux, toxicologie environnementale, analyse qualitative, analyse d'éléments lourds, etc. 4. Principales caractéristiques de XAFS : (1) Ordre à courte portée : EXAFS dépend des interactions à courte portée et ne repose pas sur un ordre à longue portée. XAFS peut être utilisé pour étudier la structure de systèmes désordonnés tels que les centres actifs amorphes, liquides, fondus et catalytiques. (2) Spécificité de l'élément : La méthode de fluorescence permet de mesurer des échantillons d'éléments dont la concentration peut atteindre un millionième. En ajustant l'énergie incidente des rayons X, il est possible d'étudier les structures voisines des atomes de différents éléments d'un même composé. (3) Caractéristiques de polarisation : les rayons X polarisés peuvent être utilisés pour mesurer les angles de liaison atomique et les structures de surface dans des échantillons orientés. Le spectre de structure fine d'absorption des rayons X, avec ses principes uniques, ses caractéristiques importantes et ses vastes domaines d'application, est devenu un outil indispensable et important dans de nombreux domaines tels que la science des matériaux, la chimie catalytique et la recherche énergétique, offrant un soutien solide pour une exploration approfondie des microstructures des matériaux et des états électroniques.

À l'heure actuelle, XAFS a été appliqué dans de nombreux domaines, en particulier dans le domaine de la recherche sur la catalyse et les matériaux de batterie, et est devenu une méthode de caractérisation précise et importante.

La structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) est un outil puissant pour étudier la structure atomique ou électronique locale des matériaux basée sur une source de lumière à rayonnement synchrotron.