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 deSpectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) 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, à mesure que 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, où des régions d'absorption des rayons X près 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 deSpectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) sont:

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 deSpectromètre 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 de 1 %.

4. Domaines d'application deSpectromètre 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,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 connexes des matériaux de surface et d'interface et l'étude des changements dynamiques dans les matériaux.

Dans le domaine de la géologie,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,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.

LeSpectromètre à structure fine d'absorption des rayons X (XAFS) La spectroscopie électronique 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. Elle offre un puissant moyen 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.