Рентгеновская абсорбционная спектроскопия является мощным инструментом для анализа локальной структуры и электронных свойств атомов материала, а ее измерительные свойства являются основной гарантией от источников синхронного излучения и точной технологии монохроматизации.

Источник синхронного излучения: идеальный источник рентгеновского излучения высокой яркости

По сравнению с традиционными рентгеновскими трубками, источники синхронного излучения дают преимущества для спектрометрии поглощения рентгеновских лучей:

Высокая яркость: Синхронное излучение производит в миллиарды раз больше рентгеновских лучей, чем лабораторные рентгеновские трубки, что позволяет измерять разреженные образцы (например, растворы, пленки, материалы с низкой концентрацией примесей) и получать высококачественные данные.

Широкий непрерывный спектр: синхронное излучение обеспечивает непрерывное покрытие длины волны от инфракрасного до жесткого рентгеновского излучения, позволяя пользователю свободно выбирать боковую энергию поглощения конкретного элемента для точного измерения.

Высокая квазипрямота: генерируемый рентгеновский луч имеет параллелизм, что способствует последующей фокусировке луча и монохроматической обработке, улучшает качество сигнала.

Поляризм и временная структура: его естественные линейные поляризационные свойства могут использоваться для изучения анизотропных материалов, в то время как импульсная временная структура облегчает изучение динамических процессов с временным разрешением.

Именно эти характеристики делают синхронное излучение платформой для получения данных спектра поглощения рентгеновских лучей с высоким коэффициентом сигнала / шума и высоким энергетическим разрешением.

Технология монохроматизации: ключ от непрерывного спектра к монохроматическому свету

Широкий спектральный « белый свет», излучаемый синхронным излучением, не может быть непосредственно использован для спектральных измерений поглощения рентгеновских лучей и должен быть переработан в монохроматические монохроматические рентгеновские лучи с единой и непрерывно регулируемой энергией. Кристаллический монохроматор является основным компонентом для выполнения этой задачи.

Основной принцип - пражская дифракция: когда непрерывное рентгеновское излучение попадает на поверхность кристалла под углом падения тета, только определенная длина волны (λ), соответствующая уравнению Праги n λ = 2dsin тета, сильно дифракционируется. Среди них d - это расстояние между кристаллами кристалла, а n - дифракционный ряд.

Благодаря точному вращению угла кристалла (тета) энергия излучаемого рентгеновского излучения (E 1 / λ) может быть непрерывно изменена, что обеспечивает точное сканирование края поглощения конкретного элемента.

Часто используемые комбинации кристаллов - Si (111) и Si (311):

Si (111): Обеспечивает высокую дифракционную прочность и умеренное энергетическое разрешение, которое является большинством обычных измерений.

Si (311): С более высоким энергетическим разрешением, способным различать более сложные спектральные характеристики, но с относительно низкой интенсивностью дифракции.

Монохрометры обычно используют бикристаллическую компоновку, то есть два расположенных параллельно кристалла, конструкция, которая гарантирует, что излучающий луч после монохроматизации распространяется параллельно падающему лучу, тем самым поддерживая стабильность луча.

заключение

Источники синхронного излучения вместе с технологией монохроматизации кристаллов составляют основу современного рентгеновского абсорбционного спектрометра. Первый обеспечивает « исходный» луч с высокой интенсивностью и непрерывной регулируемой энергией, в то время как второй похож на сложный « фильтр энергии», из которого извлекаются чистые, единые и точно контролируемые энергией рентгеновские лучи, что в конечном итоге позволяет ученым обнаруживать исходные и электронные тайны внутри вещества с высокой точностью.