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隨著同步輻射光源的建造，X射線吸收譜學(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（比如單原子催化劑位點(diǎn)研究、In-situ/operando測試等）都發(fā)揮著越來越重要的作用，前沿研究中都經(jīng)�？匆娖渖碛�。一直以來，可以說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）、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)里的合肥國家同步輻射國家實(shí)驗(yàn)室（NSRL，第二代光源）、以及上海光源（SSRF，第三代光源），對國內(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射線區(qū)-上海、硬X-射線區(qū)-地點(diǎn)待定，F(xiàn)EL被認(rèn)為是第四代光源）的建設(shè)極有可能在未來數(shù)年內(nèi)建成也必將極大的推動(dòng)國內(nèi)X射線吸收譜的發(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射線自由電子激光裝置已列入2017年發(fā)布的《國家重大科技基礎(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，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)容來跟大家簡單介紹一些XAS以及同步輻射的基本知識，希望對大家看文獻(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？ X射線又稱倫琴射線，是一種波長介于紫外線與γ射線之間的電磁波，波長約為0.01~10nm，其能量范圍為100 eV-100 keV。X 射線根據(jù)其能量高低可以分為硬X射線和軟X射線。能量為1-10 keV，波長為0.2-0.1 nm以下的稱之為硬X射線，波長大于0.1 nm則稱之為軟X射線（X-射線的軟硬之分并沒有嚴(yán)格界限）。
硬X射線能量高，穿透能力強(qiáng)，波長與原子半徑相當(dāng)，基于硬X射線的表征方法（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，能量較低，對樣品輻射損傷相對較�。�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射線吸收光譜（XAS）？什么是吸收邊？ 當(dāng)X射線穿過樣品時(shí)，由于樣品對X射線的吸收，光的強(qiáng)度會發(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射線吸收光譜就是利用X射線入射前后信號變化來分析材料元素組成，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，幾乎對所有原子都具有相應(yīng)性，對固體（晶體或非晶）、液體、氣體等各類樣品都可以進(jìn)行相關(guān)測試。
什么是吸收邊？ 當(dāng)X射線能量等于被照射樣品某內(nèi)層電子的電離能時(shí)，會發(fā)生共振吸收，使電子電離為光電子，而X射線吸收系數(shù)發(fā)生突變，這種突躍稱之為吸收邊（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)不同也識可以分辨出來。 普通化學(xué)知識補(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 K L M N O P Q
C. 什么是X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（X-ray Absorption Fine Structure）？ 人們發(fā)現(xiàn)，X射線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（兩者并無嚴(yán)格界限）： XANES(X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)，X-rayAbsorption Near Edge Structure)，對于軟線XAS譜而言通常也被稱作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（吸收信號清晰，易于測量）；譜采集時(shí)間短，適合于時(shí)間分辨實(shí)驗(yàn)；對價(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；對溫度依懶性很弱，可用于高溫原位化學(xué)實(shí)驗(yàn)； 具有簡單的“指紋效應(yīng)”，可快速鑒別元素的化學(xué)種類。
EXAFS(擴(kuò)展X射線吸收精細(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、配位數(shù)、無序度等信息。不過，EXAFS對立體結(jié)構(gòu)并不敏感。
米格實(shí)驗(yàn)室-X射線吸收譜基礎(chǔ)知識 | 
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