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隨著同步輻射光源的建造，X射線(xiàn)吸收譜學(xué)方法（XAS）得到了前所未有的發(fā)展，在物質(zhì)結(jié)構(gòu)表征（包括原子結(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu)等）、理化性能解釋?zhuān)ū热鐔卧哟呋瘎┪稽c(diǎn)研究、In-situ/operando測(cè)試等）都發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，前沿研究中都經(jīng)�？匆�(jiàn)其身影。一直以來(lái)，可以說(shuō)XAFS都是基于同步輻射的各種表征手段中同步輻射技術(shù)中應(yīng)用范圍最廣泛廣的技術(shù)之一。
目前，在大陸布局的同步輻射光源裝置主要有北京同步輻射裝置（BSRF，第一代光源）、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)里的合肥國(guó)家同步輻射國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（NSRL，第二代光源）、以及上海光源（SSRF，第三代光源），對(duì)國(guó)內(nèi)眾多基礎(chǔ)科學(xué)的研究發(fā)揮了重要支撐作用。
而上海光源二期工程的開(kāi)展，規(guī)劃中的北京先進(jìn)光源（高能光源）以及各能量段的自由電子激光（FEL）裝置（包括極紫外區(qū)-大連、軟X射線(xiàn)區(qū)-上海、硬X-射線(xiàn)區(qū)-地點(diǎn)待定，F(xiàn)EL被認(rèn)為是第四代光源）的建設(shè)極有可能在未來(lái)數(shù)年內(nèi)建成也必將極大的推動(dòng)國(guó)內(nèi)X射線(xiàn)吸收譜的發(fā)展掀起新一輪XAS應(yīng)用高潮，為前沿基礎(chǔ)科學(xué)、高技術(shù)研究提供不可或缺的手段。（高能同步輻射光源、硬X射線(xiàn)自由電子激光裝置已列入2017年發(fā)布的《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃》，屬于優(yōu)先布局的十個(gè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。） 一直以來(lái)，XAFS都是基于同步輻射的各種表征手段中應(yīng)用范圍最廣泛的技術(shù)之一。小編將分幾期內(nèi)容來(lái)跟大家簡(jiǎn)單介紹一些XAS以及同步輻射的基本知識(shí)，希望對(duì)大家看文獻(xiàn)與做研究有所幫助。今天是第一期，我們先給大家一個(gè)初步的吸收譜的印象。 A. 什么是X射線(xiàn)？ X射線(xiàn)又稱(chēng)倫琴射線(xiàn)，是一種波長(zhǎng)介于紫外線(xiàn)與γ射線(xiàn)之間的電磁波，波長(zhǎng)約為0.01~10nm，其能量范圍為100 eV-100 keV。X 射線(xiàn)根據(jù)其能量高低可以分為硬X射線(xiàn)和軟X射線(xiàn)。能量為1-10 keV，波長(zhǎng)為0.2-0.1 nm以下的稱(chēng)之為硬X射線(xiàn)，波長(zhǎng)大于0.1 nm則稱(chēng)之為軟X射線(xiàn)（X-射線(xiàn)的軟硬之分并沒(méi)有嚴(yán)格界限）。
硬X射線(xiàn)能量高，穿透能力強(qiáng)，波長(zhǎng)與原子半徑相當(dāng)，基于硬X射線(xiàn)的表征方法（如衍射、散射、吸收等）已被廣泛應(yīng)用于物質(zhì)原子結(jié)構(gòu)分析中。而軟X射線(xiàn)，能量較低，對(duì)樣品輻射損傷相對(duì)較�。�但容易被空氣或水吸收而發(fā)生衰減），在電子結(jié)構(gòu)分析、物質(zhì)成像研究中發(fā)揮著重要作用。
B. 什么是X射線(xiàn)吸收光譜（XAS）？什么是吸收邊？ 當(dāng)X射線(xiàn)穿過(guò)樣品時(shí)，由于樣品對(duì)X射線(xiàn)的吸收，光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生衰減，這種衰減與樣品的組成及結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 X射線(xiàn)吸收光譜就是利用X射線(xiàn)入射前后信號(hào)變化來(lái)分析材料元素組成，電子態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)等信息的光譜學(xué)手段。 XAS方法通常具有元素分辨性，幾乎對(duì)所有原子都具有相應(yīng)性，對(duì)固體（晶體或非晶）、液體、氣體等各類(lèi)樣品都可以進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。
什么是吸收邊？ 當(dāng)X射線(xiàn)能量等于被照射樣品某內(nèi)層電子的電離能時(shí)，會(huì)發(fā)生共振吸收，使電子電離為光電子，而X射線(xiàn)吸收系數(shù)發(fā)生突變，這種突躍稱(chēng)之為吸收邊（Edge）。原子中不同主量子數(shù)的電子的吸收邊相距頗遠(yuǎn)，按主量子數(shù)命名為K、L……吸收邊等。 注意：每一種元素都有其特征的吸收邊系，因此XAS可以用于元素的定性分析。此外，吸收邊的位置與元素的價(jià)態(tài)相關(guān)，氧化價(jià)增加，吸收邊會(huì)向高能側(cè)移動(dòng)（一般化學(xué)價(jià)+1，吸收邊移動(dòng)2-3 eV），因此同種元素，化合價(jià)不同也識(shí)可以分辨出來(lái)。 普通化學(xué)知識(shí)補(bǔ)充：原子外層電子根據(jù)排布軌道的不同，不同主量子數(shù)對(duì)應(yīng)的軌道依為： 主量子數(shù)（n）1 2 3 4 5 6 7 電子層符號(hào) K L M N O P Q
C. 什么是X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（X-ray Absorption Fine Structure）？ 人們發(fā)現(xiàn)，X射線(xiàn)吸收光譜在吸收邊附近及其高能量端存在一些分立的峰或波狀起伏，稱(chēng)為精細(xì)結(jié)構(gòu)。如下圖所示： 精細(xì)結(jié)構(gòu)從吸收邊前至高能延伸段約1000eV, 根據(jù)其形成機(jī)制（多重散射與單次散射）的不同，可以分為XANES和EXAFS（兩者并無(wú)嚴(yán)格界限）： XANES(X射線(xiàn)吸收近邊結(jié)構(gòu)，X-rayAbsorption Near Edge Structure)，對(duì)于軟線(xiàn)XAS譜而言通常也被稱(chēng)作NEXAFS(Near-Edge X-ray Absorption Fine Structure) 范圍：吸收邊前-吸收邊后50eV, 特點(diǎn)：振蕩劇烈（吸收信號(hào)清晰，易于測(cè)量）；譜采集時(shí)間短，適合于時(shí)間分辨實(shí)驗(yàn)；對(duì)價(jià)態(tài)、未占據(jù)電子態(tài)和電荷轉(zhuǎn)移等化學(xué)信息敏感；對(duì)溫度依懶性很弱，可用于高溫原位化學(xué)實(shí)驗(yàn)； 具有簡(jiǎn)單的“指紋效應(yīng)”，可快速鑒別元素的化學(xué)種類(lèi)。
EXAFS(擴(kuò)展X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜, Extend X-ray Absorption Fine Structure ) 范圍：吸收邊后50eV - 1000eV， 特點(diǎn)：可以得到中心原子與配位原子的鍵長(zhǎng)、配位數(shù)、無(wú)序度等信息。不過(guò)，EXAFS對(duì)立體結(jié)構(gòu)并不敏感。
米格實(shí)驗(yàn)室-X射線(xiàn)吸收譜基礎(chǔ)知識(shí) | 
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