مطيافية امتصاص الأشعة السينية (XAS)هي تقنية تحليلية متطورة تعتمد على إشعاع السنكروترون. من خلال قياس خصائص امتصاص المادة للأشعة السينية، تكشف هذه التقنية معلومات بالغة الأهمية حول الحالات الإلكترونية المحلية والبنية الهندسية للذرات. ويمكن فهم مبادئها الأساسية من خلال بُعدين: العمليات الفيزيائية ومناطق الطاقة.

أولاً: العملية الفيزيائية: الانتقالات الإلكترونية وتداخل التشتت

عندما تصل طاقة الأشعة السينية الساقطة إلى طاقة تأين إلكترونات الغلاف الداخلي للذرة (مثل الغلاف K أو L)، تُثار هذه الإلكترونات كإلكترونات ضوئية، مما يُحدث ارتفاعًا حادًا في الامتصاص عند حافة الامتصاص. ينتشر الإلكترون الضوئي للخارج كموجة. إذا اصطدم بذرات مجاورة، يحدث تشتت مرن (تشتت عكسي). تتداخل الموجة المتشتتة مع الموجة الخارجة عند الذرة الممتصة، مما يُسبب تذبذبات دورية في معامل الامتصاص كدالة للطاقة. تُوصف هذه العملية كميًا بقانون لامبرت-بير.م(E) = ln(I₀/I) / d، حيثم(E) هو معامل الامتصاص، وd هو سمك العينة، وI₀I هي شدة الإشعاع الساقط، و I هي شدة الإشعاع المنقول.

ثانيًا: مناطق الطاقة: التحليل التآزري باستخدام تقنيتي زانيس وEXAFS

بنية امتصاص الأشعة السينية القريبة من الحافة (زانيس)

تركز هذه المنطقة على التذبذبات القوية من حوالي 10 إلكترون فولت أسفل حافة الامتصاص إلى 50 إلكترون فولت فوقها. وهي تعكس تأثيرات التشتت المتعدد للإلكترون الضوئي مع الذرات المجاورة. ترتبط السمات الطيفية (مثل قمم ما قبل الحافة، وقمم الكتف) ارتباطًا مباشرًا بكثافة الحالات الإلكترونية غير المشغولة للذرة الممتصة. على سبيل المثال، تسمح التحولات في موضع حافة الامتصاص بإجراء تحليل كمي للتغيرات في حالات أكسدة العناصر (مثل تمييز الحديد).²⁺من Fe³⁺)، بينما يكشف وجود قمم ما قبل الحافة عن معلومات حول المدارات الجزيئية غير المشغولة.

بنية الامتصاص الدقيقة للأشعة السينية الممتدة (إكسافس)

تغطي هذه المنطقة التذبذبات الضعيفة من حوالي 50 إلكترون فولت إلى 1000 إلكترون فولت فوق حافة الامتصاص، والناتجة عن أحداث تشتت منفردة للإلكترون الضوئي. يحول تحويل فورييه للإشارة المتذبذبة الإشارة إلى دالة توزيع شعاعي، مما يوفر معلومات دقيقة مثل أطوال الروابط (بدقة تصل إلى 0.01 أنغستروم)، وأعداد التناسق، والاضطراب. على سبيل المثال، في أبحاث بطاريات الليثيوم أيون، يمكن لتقنية امتصاص الأشعة السينية الممتدة (إكسافس) أن تكشف تطور بيئة التناسق للمعادن الانتقالية (مثل النيكل والكوبالت) خلال دورات الشحن والتفريغ.

ثالثًا: الأنماط التجريبية: التكيف متعدد الأنماط والخصائص في الموقع

وضع الإرسال

مناسب للعينات عالية التركيز (مثل المساحيق والأغشية الرقيقة). يحسب معامل الامتصاص بقياس نسبة شدة الأشعة السينية الساقطة إلى الأشعة السينية النافذة. يجب التحكم في سمك العينة لتجنب تأثيرات الامتصاص الذاتي. يُستخدم عادةً للتحليل الساكن للعينات البلورية وغير البلورية والسائلة.

وضع التألق

تعتمد هذه التقنية على شدة الأشعة السينية الفلورية المنبعثة من الذرة المستهدفة بعد إثارتها لاستنتاج الامتصاص، مما يجعلها مثالية للأنظمة ذات التركيز المنخفض أو لدراسات الذرات المفردة (مثل المواقع النشطة على أسطح المحفزات). فعلى سبيل المثال، في دراسات محفزات البلاتين لخلايا الوقود، يمكن لنمط الفلورة تحديد حالة التناسق لذرات البلاتين السطحية بدقة.

تقنيات التشغيل في الموقع

بالإضافة إلى البيئات الخاضعة للتحكم (الضغط العالي، ودرجة الحرارة العالية، والخلايا الكهروكيميائية)، تُمكّن هذه التقنيات من تتبع التغيرات الهيكلية الديناميكية في الوقت الحقيقي أثناء التفاعلات. على سبيل المثال، في التحفيز الكهربائي لثاني أكسيد الكربون2يمكن لدراسات الاختزال، باستخدام تقنية امتصاص الأشعة السينية أثناء التشغيل، أن تكشف عن تغيرات حالة الأكسدة وآليات إعادة بناء التنسيق للمواقع النشطة للمحفز.

رابعاً: المزايا التقنية والتطبيقات النموذجية

لا تتطلب تقنية امتصاص الأشعة السينية (XAS) سوى الحد الأدنى من المتطلبات فيما يتعلق بشكل العينة (المساحيق والسوائل والغازات كلها مناسبة)، وهي تقنية غير مدمرة. ولها تطبيقات واسعة في علوم المواد وتخزين الطاقة والرصد البيئي. ومن الأمثلة على ذلك: تحديد التشوهات الهيكلية الموضعية وتوزيع الحالة الإلكترونية في أشباه الموصلات المشوبة بالعناصر الأرضية النادرة؛ وتوصيف بيئة التنسيق لأيونات المعادن في البروتينات المعدنية (مثل الهيم) لأغراض البحث الطبي الحيوي وتصميم الأدوية.

من خلال التحليل التآزري لبيانات زانيس وEXAFS، بالإضافة إلى أنماط النقل والتألق والتجريب في الموقع، أصبحت تقنية XAS أداة محورية للكشف عن علاقات التركيب والخواص للمواد على المستوى الذري، مما يدفع التطورات من البحوث الأساسية إلى التطبيقات الصناعية.

داندونغ تونغدا للعلوم والتكنولوجيا المحدودة.يقدم مطياف الامتصاص.فيما يلي مواصفات المنتج. إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن هذا المنتج أو منتجاتنا الأخرى، فيُرجى التواصل معنا.رأجهزة حيود الأشعة السينية و مُكَمِّلاتلا تترددوا في الاتصال بنا!