Röntgenabsorptionsspektroskopie - Wikipedia

Abbildung 1: Übergänge, die zu den XAS-Kanten beitragen

Abbildung 2: Drei Bereiche der XAS-Daten für die K-Kante

Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) ist eine weit verbreitete Technik zur Bestimmung der lokale geometrische und / oder elektronische Struktur der Materie. Das Experiment wird normalerweise in Synchrotronstrahlungsanlagen durchgeführt, die intensive und abstimmbare Röntgenstrahlen liefern. Proben können in der Gasphase, in Lösung oder als Feststoffe vorliegen.

XAS-Daten werden erhalten, indem die Photonenenergie mit einem kristallinen Monochromator auf einen Bereich eingestellt wird, in dem Kernelektronen angeregt werden können (0,1–100 keV, 16–16,022 aJ). Die Kanten werden teilweise benannt, durch welche Kernelektronen angeregt werden: Die Hauptquantenzahlen n = 1, 2 und 3 entsprechen den K-, L- und M-Kanten. Beispielsweise erfolgt die Anregung eines 1s-Elektrons an der K-Kante, während die Anregung eines 2s- oder 2p-Elektrons an einer L-Kante auftritt (Abbildung 1).

In einem Spektrum, das mit XAS-Daten erzeugt wurde, wurden drei Hauptregionen gefunden (Abbildung 2):

1. Die Absorptionsschwelle bestimmt durch den Übergang zu den niedrigsten unbesetzten Staaten:
   1. die Zustände bei der Fermi-Energie in Metallen, die eine "steigende Kante" mit einer Bogentangentenform ergeben,
   2. die Grenze Kernexzitonen in Isolatoren mit einer Lorentz'schen Linienform (sie treten in einem Vorkantenbereich bei Energien auf, die niedriger sind als die Übergänge zum niedrigsten unbesetzten Niveau);
2. Die Röntgenstrahlenabsorptionsstruktur XANES, die 1980 und später eingeführt wurde 1983 nannten auch NEXAFS (Near-Edge-Röntgenabsorptions-Feinstruktur), die von Kernübergängen zu quasi-gebundenen Zuständen (multiple Streu-Resonanzen) für Photoelektronen mit kinetischer Energie im Bereich von 10 bis 150 eV oberhalb des chemischen Potentials dominiert werden "Formresonanzen" in Molekülspektren, da sie aufgrund von Endzuständen der kurzen Lebensdauer mit dem Kontinuum mit der Fano-Linienform degenerieren. In diesem Bereich sind Mehrfachelektronenanregungen und Mehrteilchenendzustände in stark korrelierten Systemen relevant.
3. Im Bereich der hohen kinetischen Energie des Photoelektronen ist der Streuquerschnitt mit Nachbaratomen schwach und die Absorptionsspektren werden von EXAFS dominiert (Erweiterte Röntgenstrahlenabsorptionsfeinstruktur), wo die Streuung des ausgeworfenen Photoelektronen benachbarter Atome durch einzelne Streuungsereignisse angenähert werden kann. Nachdem 1985 gezeigt wurde, dass die Theorie der multiplen Streuung sowohl XANES als auch EXAFS interpretieren kann, heißt die experimentelle Analyse, die sich auf beide Regionen konzentriert, XAFS [2].

XAS ist eine Art Absorptionsspektroskopie aus einem Kernausgangszustand mit einer definierten Symmetrie Daher wählen die quantenmechanischen Auswahlregeln die Symmetrie der Endzustände im Kontinuum aus, die üblicherweise aus mehreren Komponenten bestehen. Die intensivsten Merkmale sind auf elektrische Dipol-erlaubte Übergänge (d. H. Δℓ = ± 1) zu unbesetzten Endzuständen zurückzuführen. Zum Beispiel sind die intensivsten Merkmale einer K-Kante auf Kernübergänge von 1s → p-artigen Endzuständen zurückzuführen, während die intensivsten Merkmale des L ₃ -Keils auf 2p → d- wie Endstaaten.

Die XAS-Methodik lässt sich grob in vier experimentelle Kategorien einteilen, die sich gegenseitig ergänzen können: Metall-K-Kante, Metall-L-Kante, Ligand-K-Kante und EXAFS.

Anwendungen [ edit ]

XAS ist eine Technik, die in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen verwendet wird, einschließlich der Physik der Moleküle und der kondensierten Materie, der Materialwissenschaften und -technik, der Chemie, der Geowissenschaften und der Biologie. Insbesondere seine einzigartige Empfindlichkeit gegenüber der lokalen Struktur im Vergleich zur Röntgenbeugung wurde zum Studium genutzt:

Geschichte [ edit ]

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Referenzen [ edit ]

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Externe Links [ edit ]