EXAFS之基本原理

X

光吸收光譜數據處理

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Data Processing of X-ray Absorption Fine Spectroscopy

李文德、林志明

電機工程系、自然教育系

黎明技術學院、國立新竹師範學院

Win-Der Lee

、

Chih- Ming Lin

Department of Electrical Engineering, Lee-Ming Institute of Technology, Taipei, 243, Taiwan

Department of Science Education,

National Hsinchu Teacher's College, Hsinchu, Taiwan, R.O.C.

黃彥衡

工程與系統科學系

國立清華大學

Yen-Heng Huang

Department of Engineering and System Science, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan,

R.O.C.

吳恭德、陳昌祈

物理系

東吳大學

Kung-Te Wu

、

Chang-Chi Chen

Department of Physics, Soochow University, Taipei, Taiwan, R.O.C.

摘要

自從

X

光於

189 5

年由

Roentgen

發現後，由於 其波長約為

0.1?

到

10?

之

間，原子大小相近，遂成為研究凝態原子結構的利器。在相關應用技術 中因為

X

光吸收光譜

(

X-ray Absorption Fine Spectroscopy

簡 稱

XAFS

)

可研究物質中特

定元素的短程效應

，

再配合同步輻射光源的發展 使得量測實驗數據的過程更加

快速簡單，所以自從

1971

年被引用為原子結構分析的工具後，如今已經成為

研究物質結構的重 要方法，這也是我們從事此篇研究的原因。

1

Abstract

Since the X-ray was found by Roentgen at 1895, it has been widely applied to

study the atomic structure because its wavelength

λ

is between 0.1? and 10? near

the atomic size

。

Among technics associated with X-ray, XAFS, as an important

tool

after

1971,

is

used

to

study

the

short-range

effect

of

special

elements

in

materials;

and

thus,

we

can

get

the

experimental

data

fast

with

XAFS

and

synchrotron radiation. The above reason is why this work about the data processing

of XAFS is done.

上至< /p>

~40eV

之間，由於受偶極選擇律限

制 ，其內層原子能態與次高

(

低

)

之角量子

層電子能態有關。由於

包含吸收

原子之束縛力及其周圍原子排 列有關，可

利用其推測吸收原子的結構對稱性以及其

有效電荷分 佈等資訊，

XANES(

又稱

Koss el

結構

)

雖然表現出更多的電子結構

訊息，但其理論仍尚未完整。

(2)

延伸

X

光吸收細微結構

(EXAFS)

指 吸收係數相對於吸收邊緣以上約

40eV

延伸至

1000eV

間。在此區域由於內

層電子吸收光子能量 而躍遷至連續帶而形

成光電子，如果吸收原子周圍有其他原子

Cr-ref

XANES

1.

緒言

:

一般而言，在

X

光的能量區段中，物

質對越高能量光子的吸收度越低

(

亦即高

能量的

X

光具有較大的穿透力

)

，因此物< /p>

質的吸收係數對

X

光能量作圖，大致呈現

遞減的趨勢，然而在吸收曲線上存在一些

躍昇段，乃因入射能量 恰好足夠將某一元

素原子的內層電子激發

(

游離

)

而造成吸收

係數突然增加所 致。

基本上，我們將

X

光吸收光譜分為兩

個區域：

(1)

X

光吸收邊緣結構

(X-ray

Absorption

Near Edge Structure , XANES)

其能譜範圍從吸收原子之吸收邊緣以

5.0

4.5

pre-edge

EXAFS

4.0

3.5

Ln(I/I

0

)

3.0