Le spectromètre de structure fine par absorption de rayons X, en tant que technologie avancée d'analyse des matériaux, a démontré depuis sa création un potentiel d'application et une valeur considérables dans de nombreux domaines tels que la science des matériaux, la chimie, la biologie et la médecine.

I. principe de fonctionnement

Son principe de fonctionnement est basé sur l'interaction des rayons X avec des éléments spécifiques de la matière. Lorsqu'un rayon X traverse un échantillon, un rayon d'une certaine énergie est absorbé par les atomes de l'échantillon et déclenche une transition électronique qui émet un rayon X d'une longueur d'onde spécifique. Ces rayons X émis transportent des informations importantes sur la structure atomique et l'état électronique de l'échantillon. En régulant finement l'énergie des rayons X pour exciter les transitions électroniques d'éléments spécifiques dans un échantillon et en mesurant l'énergie et l'intensité de ces rayons X, les scientifiques ont accès à une mine d'informations sur la structure du matériau.

Plus précisément, la technologie XAFS utilise le processus d’absorption des rayons X dans la matière pour analyser la structure fine d’un échantillon en mesurant la variation du coefficient d’absorption μ en fonction de l’énergie E (c’est - à - dire la courbe μ (e)). Lorsque les rayons X sont absorbés par la matière, des photoélectrons (ondes de sortie) sont créés, qui forment une onde Diffusée après avoir traversé la diffusion des atomes environnants. Deux colonnes d'ondes avec des phases différentes créent une interférence au niveau de l'atome absorbant, ce qui affecte la fonction d'onde photoélectronique au niveau de l'atome absorbant, le coefficient d'absorption μ. En analysant la forme, la position et l'intensité de la courbe μ (e), les scientifiques peuvent analyser des informations clés telles que la valence de l'élément, l'environnement de coordination, le type de liaison chimique et la structure électronique locale.

II. Caractéristiques techniques

1, forte capacité de résolution des éléments: la technologie XAFS a une excellente capacité de résolution des éléments, capable de déterminer avec précision les informations structurelles d'éléments spécifiques dans différentes formes de matières solides, liquides et gazeuses. Cela donne à la technologie XAFS un avantage significatif dans l'analyse de la structure de proximité et de la valence des éléments dans des architectures complexes.

Détection non destructive: la technologie XAFS est une méthode de détection non destructive qui peut obtenir des informations sur sa structure interne sans détruire l'échantillon. Ceci est particulièrement important pour les échantillons précieux ou difficiles à préparer.

3, la demande d'échantillon est faible: la quantité d'échantillon requise pour l'essai de spectromètre de structure fine d'absorption de rayons X est très petite, habituellement seulement quelques milligrammes ou même moins d'échantillon peuvent obtenir des résultats de haute résolution. Cela réduit considérablement les coûts et le temps de test et améliore l'efficacité des tests.

4, haute précision de mesure: avec les progrès de la science et de la technologie, ses performances sont constamment améliorées, telles que la résolution d'énergie plus élevée, la vitesse de balayage plus rapide et la limite de détection inférieure, etc. Ces avancées élargissent encore le champ d'application de XAFS et améliorent la précision et la fiabilité des mesures.

Iii. Domaines d'application

Science des matériaux: dans le domaine de la science des matériaux, la technologie XAFS est largement utilisée pour étudier la structure cristalline, l'état électronique et la distribution des éléments des matériaux. Grâce à la technologie XAFS, les scientifiques peuvent acquérir une compréhension approfondie de la relation entre la composition, la structure et les propriétés d'un matériau, offrant un soutien solide pour la conception et l'optimisation des matériaux. Par exemple, dans le domaine de la recherche sur les catalyseurs, l'environnement de coordination et l'état électronique du Centre d'activité du catalyseur peuvent être révélés, fournissant des informations essentielles pour la conception et l'amélioration du catalyseur.

Chimie: dans le domaine de la chimie, il est utilisé pour révéler les mécanismes de réaction chimique et les changements dans la structure de la matière au cours de la réaction. En mesurant les spectres XAFS des réactifs, des intermédiaires et des produits, les scientifiques peuvent analyser les voies réactionnelles et les mécanismes réactionnels pour guider le contrôle et l'optimisation des réactions chimiques. En outre, il peut être utilisé pour étudier des problèmes biologiques tels que la conformation spatiale et les mécanismes d'interaction des macromolécules biologiques.

Sciences de l'environnement: dans le domaine des sciences de l'environnement, il est utilisé pour analyser les types, la forme et le contenu des polluants dans les échantillons environnementaux. La technologie XAFS est particulièrement adaptée à l'étude de la distribution des éléments et des changements morphologiques dans les systèmes complexes de la nature, grâce à ses avantages tels qu'une forte résolution des éléments et une faible demande d'échantillons. Par exemple, dans des milieux environnementaux tels que le sol, les masses d'eau et l'atmosphère, la détermination et l'analyse précises d'éléments de métaux lourds, de polluants organiques, etc. peuvent être réalisées.

Médecine: dans le domaine médical, il est également utilisé pour étudier les mécanismes d'interaction des éléments métalliques et des biomolécules dans les organismes vivants, ainsi que les processus d'apparition et de développement des maladies. En mesurant les spectrographies XAFS d'échantillons biologiques, les scientifiques peuvent obtenir des informations telles que l'environnement de coordination et l'état électronique des éléments métalliques dans l'organisme, offrant de nouvelles voies et approches pour le diagnostic et le traitement des maladies.