Technische Grundsätze

Röntgenabsorptionsspektrometer (XAS) basieren auf der Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit bestimmten Elementen in einer Substanz. Wenn Röntgenstrahlen durch die Probe hindurchgehen, werden Strahlen mit bestimmter Energie von den Atomen in der Probe absorbiert, was einen Elektronensprung auslöst, der Röntgenstrahlen mit bestimmten Wellenlängen emittiert. Diese emittierten Röntgenstrahlen tragen Informationen über die Atomstruktur und den Zustand der Elektronen der Probe. Der Kern der XAS-Technologie besteht darin, die Röntgenenergie fein zu regulieren, den Elektronensprung bestimmter Elemente in der Probe zu stimulieren und die Energie und Intensität der Röntgenstrahlung zu messen. Durch die Analyse der Form, Position und Intensität der Absorptionslinien können wichtige Informationen wie Elementpreiszustand, Positionsumgebung, chemische Bindungstypen und die lokale Elektronenstruktur erhalten werden.

Anwendungsbeispiele

In der Materialwissenschaft kann die XAS-Technologie zur Untersuchung der Kristallstruktur, des Elektronenzustands und der Elementenverteilung von Materialien eingesetzt werden. Beispielsweise kann die XAFS-Technologie in der Batterie-Materialforschung in situ testen, um die Änderungen des Elementpreises und der Struktur des Materials während der Aufladung und Entladung der Batterie zu analysieren und eine Grundlage für die Optimierung der Batterieleistung zu schaffen. In der Chemie kann die XAS-Technologie die Mechanismen chemischer Reaktionen aufdecken und Wissenschaftlern helfen, Veränderungen in der Atom- und Elektronenstruktur während der Reaktion zu verstehen. Ein Kohlenstoff-chemisches Forschungsteam der Tianjin-Universität verwendet ein Röntgen-Absorptionsfeinstrukturspektrometer, um die elektronische Struktur und die Zuordnungsumgebung von CuxSi-Katalysatoren zu charakterisieren, um neue Einblicke in die Reaktionen auf Cu-O-Si-Schnittstellen und Cu-Si-Kernschale-Partikelkatalysatoren zu liefern. In der Biologie und Medizin bietet die XAS-Technologie neue Wege zur Untersuchung der räumlichen Konfiguration von Biomolekülen sowie zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten. Darüber hinaus kann die XAS-Technologie auch für Szenarien wie die Komponentenprüfung von Metallmaterialien, die Dickenmessung von Dünnfilmmaterialien und die beschädigungsfreie Analyse von archäologischen Proben verwendet werden.