X射線吸收譜（XAS）基本原理：從EXAFS到XANES的物理機制

來源：安徽吸收譜儀器設(shè)備有限公司 2025年08月14日 11:05

　　X射線吸收譜（XAS）通過測量物質(zhì)對X射線的吸收特性，揭示原子局域電子態(tài)及幾何結(jié)構(gòu)信息，其核心由擴展X射線吸收精細結(jié)構(gòu)（EXAFS）和X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES）兩部分組成，二者的物理機制均源于X射線激發(fā)內(nèi)層電子后光電子波與近鄰原子的散射干涉效應(yīng)，但能量范圍與散射路徑的差異導(dǎo)致其反映的結(jié)構(gòu)信息各有側(cè)重。

　　EXAFS的物理機制

　　EXAFS觀測吸收邊高能側(cè)30-1000eV范圍的振蕩信號，其根源是光電子的單次散射效應(yīng)。當X射線能量超過內(nèi)層電子電離能時，原子吸收光子并激發(fā)內(nèi)層電子為光電子，光電子以波函數(shù)形式向外傳播。若傳播過程中遇到近鄰原子，會發(fā)生彈性散射（背散射），散射波與出射波在吸收原子處發(fā)生干涉。由于光電子波長隨能量變化，干涉效應(yīng)導(dǎo)致吸收系數(shù)呈現(xiàn)周期性振蕩。通過傅里葉變換可將振蕩信號轉(zhuǎn)換為徑向分布函數(shù)，直接獲取吸收原子周圍配位原子的鍵長（精度達0.01Å）、配位數(shù)及無序度等信息。EXAFS對短程有序結(jié)構(gòu)敏感，適用于晶體、非晶態(tài)及液態(tài)樣品的分析。

　　XANES的物理機制

　　XANES聚焦吸收邊eV至邊后約50eV的精細結(jié)構(gòu)，其形成機制為光電子與近鄰原子的多重散射效應(yīng)。低能光電子（動能<50eV）在傳播過程中會經(jīng)歷多次散射，形成復(fù)雜的波函數(shù)疊加。這種多重散射對吸收原子周圍的局域配位環(huán)境（如原子種類、幾何排列）高度敏感，導(dǎo)致吸收系數(shù)在近邊區(qū)域呈現(xiàn)分立峰、肩峰等特征。XANES譜圖特征直接反映吸收原子的電子態(tài)密度分布，例如通過吸收邊位置偏移量可定量分析元素價態(tài)變化，而邊前峰的存在則揭示了未占據(jù)分子軌道的信息。與EXAFS不同，XANES更適用于研究短程有序或無序體系，如催化劑表面活性位點、生物大分子金屬輔基等。

相關(guān)產(chǎn)品

免責(zé)聲明

凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責(zé)，不承擔此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負版權(quán)等法律責(zé)任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。