X射线吸收近边结构理论

在X射线吸收谱中,阈值之上60eV以内的低能区的谱出现强的吸收特性,称之为近边吸收结构(XANES)。它是由于激发光电子经受周围原子的多重散射造成的。它不仅反映吸收原子周围环境中原子几何配置,而且反映凝聚态物质费米能级附近低能位的电子态的结构。因此成为研究凝聚态物质的有用工具。本文较详细地介绍了XANES理论中的多重散射模型与计算方法。同时,也揭示多重散射理论与广延系统中通常采用的能带结构理论以及有限系统中的单电子的分子轨道方法之间的关系。并给出若干实例以说明XANES的多重散射理论的应用。     

X射线吸收近边结构理论

在X射线吸收谱中,阈值之上60eV以内的低能区的谱出现强的吸收特性,称之为近边吸收结构(XANES)。它是由于激发光电子经受周围原子的多重散射造成的。它不仅反映吸收原子周围环境中原子几何配置,而且反映凝聚态物质费米能级附近低能位的电子态的结构。因此成为研究凝聚态物质的有用工具。本文较详细地介绍了XANES理论中的多重散射模型与计算方法。同时,也揭示多重散射理论与广延系统中通常采用的能带结构理论以及有限系统中的单电子的分子轨道方法之间的关系。并给出若干实例以说明XANES的多重散射理论的应用。     

固体表面结构的同步辐射研究X射线吸收近边结构（XANES）

表面x-射线吸收近边结构是与团体表面原子的内壳层的电子向未占据轨道跃迁密切相关的。吸收边阈值之上的大约50eV的低能范围的潜图结构含有与吸收原子近邻的局域结构和局城电子态相关的信息。因此它已经成为研究固体表面局域特性，诸如同城几何结构，键长和键角的有用工具．为了和实验的表面XANES谱一致和对实测XANES谱进行解释，已经发展起来多种XANES的理论计算方法，比较成功的有能带结构近似理论和多原子体系的多重散射理论近似方法．在本文中，还简要介绍了利用同步辐射进行表面XANES实验的技术要求和相关方法的比较，并给出了若干实例说明表面XANES在固体表面结构研究方而的应用．     

近玻尔速度氙离子激发钒的K壳层X射线

测量了2.4—6.0 MeV Xe~(20+)离子轰击V靶表面过程中辐射的X射线.计算了V的K壳层X射线发射截面,并将实验结果与平面波恩近似、ECPSSR、两体碰撞近似的理论计算进行了对比.讨论了近玻尔速度非对称碰撞过程中,BEA模型估算高电荷态重离子激发内壳层电离的修正因素.结果表明,综合考虑库仑偏转和有效电荷态修正后,BEA理论与实验结果符合较好.     

碳纳米管的近边吸收谱研究

用X射线近边吸收谱研究了单壁, 双壁和多壁碳纳米管在超高真空系统中不同温度下退火处理后的行为.碳的K边吸收谱表明, 多壁管上吸附的杂质将在热处理过程中最先被去除, 其次是双壁管, 最后是单壁管.这种热处理下杂质去除的顺序说明了曲率越小杂质吸附得越牢靠, 即越容易吸附杂质.另外, 结果中显示, 经退火处理后3种碳纳米管在多重散射区域的峰结构呈现规律性的移动,由单壁管到多壁管, 谱峰向低能方向移动; 这是由于碳纳米管的层数不同造成的, 证明这部分谱峰结构直接受到碳纳米管层数的调制, 有利于鉴别3种碳纳米管.     

固体表面结构的同步辐射研究:X射线吸收近边结构(XANES)

表面x-射线吸收近边结构是与团体表面原子的内壳层的电子向未占据轨道跃迁密切相关的。吸收边阈值之上的大约50eV的低能范围的潜图结构含有与吸收原子近邻的局域结构和局城电子态相关的信息。因此它已经成为研究固体表面局域特性,诸如同城几何结构,键长和键角的有用工具．为了和实验的表面XANES谱一致和对实测XANES谱进行解释,已经发展起来多种XANES的理论计算方法,比较成功的有能带结构近似理论和多原子体系的多重散射理论近似方法．在本文中,还简要介绍了利用同步辐射进行表面XANES实验的技术要求和相关方法的比较,并给出了若干实例说明表面XANES在固体表面结构研究方而的应用．     

(Fe1-xNix)2P电子结构与磁学特性的X射线近边吸收谱研究

利用X射线近边吸收谱对Fe2P,Ni2P及其掺杂物(Fe1-xNix)2P(x=0.1,0.25,0.5)中Fe,Ni,P的K边进行了研究.结合多重散射理论近边计算,讨论了金属原子不同位置格点3f,3g对近边谱特征的贡献,得出当Ni原子取代Fe原子时将优先占据Fe(3f)格点位置;根据第一性原理对能态的计算发现,不考虑磁性时不同格点P的pDOS未占据态电子结构与P-K近边吸收谱实验相符合;与考虑铁磁性Fe2P的DOS相比较后结果显示Fe2P的磁性主要来源于Fe(3g)格点,铁磁性Ni2P计算的Ni不同格点原子磁矩均接近于0,与它一般显顺磁性结论相一致.     

小型掠入射式近边X射线吸收谱仪的设计

近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)谱包含了吸收原子的局域结构信息,由于其适用范围广,灵敏度高,已经成为研究物质结构的重要手段之一。为了研究有机物的碳1s NEXAFS谱,本文基于气体激光等离子体X射线光源,采用具有平场特性的凹面变线距光栅作为分光元件,面阵CCD作为光谱探测器,设计了一台小型掠入射式近边X射线吸收谱仪。通过优化光栅和CCD的装配方案,得到了入射角88.6°的装配参数。利用光线追迹法分析了谱仪的分辨率,该谱仪工作波段2~5 nm,在4.4 nm处分辨率可达666。通过分析各结构参量误差对谱线半高宽的影响发现,半高宽对入射角的误差最为敏感,优化的装配方案可以实现入射角的高精度调节。利用氮气等离子体光谱测试了光谱仪的性能,结果显示分辨率达到设计指标。     

等离子体X射线吸收谱及发射谱研究

 报道计算高温高密等离子体吸收谱和发射谱（光学薄）的理论方法；该方法基于相对论原子理论，可以计算任何单元素以及多元素等离子体的谱分辨X射线吸收谱和发射谱（光学薄）；应用了量子亏损理论，可以减少计算量。利用该方法计算金等离子体LTE吸收谱，计算结果与实验符合良好。本文还对金等离子体LTE的光学薄发射谱进行了研究, 这将有利于对实验进行进一步的诊断分析。该理论计算方法还可提供等离子体内各电离度能级布居等重要物理参数。因此经“标准实验”检验的该理论计算方法将是提供ICF“精密”物理辐射参数的重要基础。     

等离子体X射线吸收谱及发射谱研究

报道计算高温高密等离子体吸收谱和发射谱（光学薄）的理论方法;该方法基于相对论原子理论,可以计算任何单元素以及多元素等离子体的谱分辨X射线吸收谱和发射谱（光学薄）;应用了量子亏损理论,可以减少计算量。利用该方法计算金等离子体LTE吸收谱,计算结果与实验符合良好。本文还对金等离子体LTE的光学薄发射谱进行了研究, 这将有利于对实验进行进一步的诊断分析。该理论计算方法还可提供等离子体内各电离度能级布居等重要物理参数。因此经“标准实验”检验的该理论计算方法将是提供ICF“精密”物理辐射参数的重要基础。     

二己二硫醚多层膜局域结构的近边x射线吸收精细结构研究

利用多重散射团簇(MSC)方法计算了二己二硫醚［CH₃(CH₂)₅S］₂单分子和多分子硫原子近边x射线吸收精细结构(NEXAFS)谱，给出了二己二硫醚多层膜的局域结构模型. MSC研究显示多层膜中二己二硫醚分子作平行有序排列，彼此相距0.47nm，其横截面呈规则的正方形. 利用离散变分Xα方法计算了二己二硫醚单分子和多分子的电子结构，验证了MSC的计算结果；并阐明了NEXAFS谱中各峰的物理起源. 对多层膜中分子之间的相互作用进行了讨论，发现多层膜的局域结构有分子自组装的特性. 关键词： 3(CH₂)₅S］₂多层膜')" href="#">二己二硫醚［CH₃(CH₂)₅S］₂多层膜 近边x射线吸收精细结构 多重散射团簇方法 离散变分Xα方法     

利用X射线近边吸收谱学方法研究蒙脱石在高温下吸附汞金属的行为

测量了分别用汞水溶液、汞和半胱氨酸混合溶液处理的蒙脱石样品在高温下汞L₃边X射线近边吸收谱. 利用这个方法研究了汞金属在蒙脱石中的吸附和解吸附行为以及氨基酸对吸附汞吸附行为的影响. 研究结果显示在没有氨基酸介入的情况下,蒙脱石中吸附的汞被6个水分子配位,或者被蒙脱石表面的氧原子配位;当引入半胱氨酸时,汞优先于氨基酸中的硫原子配位,形成更稳定的Hg-S键. 这个结果说明氨基酸的引入能够使得蒙脱石更稳定的吸附汞金属离子,大大缓解汞离子向生物圈中迁移.     

同步辐射软X射线近边吸收谱方法研究长期施肥对黑土有机氮官能团的影响

有机态氮是土壤氮素的主要存在形式,在农田生态系统氮循环中占有重要地位。了解土壤有机氮官能团组成,可为制定合理的农田管理措施提供科学依据。同步辐射软X射线近边吸收谱(N K-edge XANES)技术,是原位测定土壤有机氮官能团组成最有效的方法,但利用该技术对长期施肥条件下土壤有机氮官能团组成的研究尚未见报道。本试验利用N K-edge XANES方法,研究了长期(18年)不同施肥措施[即休闲(Fallow)、不施肥(CK)、施氮磷钾化肥(NPK)、有机肥配施化肥(NPKM)、1.5倍量的有机肥配施化肥(1.5NPKM)和玉米秸秆配施化肥(NPKS)]对黑土全土及粘粒中有机氮官能团的影响。结果表明：各处理均在401.2～401.6和402.7～403.1 eV范围内出现特征吸收峰,分别归属为酰胺/胺和吡咯类化合物,粘粒中特征吸收峰通常较全土更为明显。半定量分析结果指出,全土和粘粒均以酰胺/胺的相对比例最高,是有机氮官能团的主要存在形态;与休闲处理相比,对照处理中酰胺/胺的相对比例较低,而吡咯类氮的相对比例较高;有机无机配施条件下,酰胺/胺的相对比例随有机肥量的增加而下降,而吡咯类氮的相对比例则呈相反的变化趋势;全土中以NPKS处理的酰胺/胺相对比例最高,而粘粒中则以休闲处理的腈类/芳香氮相对比例最高。利用N K-edge XANES方法原位测定不同施肥措施下土壤有机氮官能团组成的变化是可行的。     

同步辐射软X射线近边吸收谱方法研究长期施肥对黑土有机碳官能团的影响

以定位20年的黑土肥料试验为平台,利用同步辐射软X射线近边吸收谱(C-1s NEXAFS)方法,研究了长期施用化肥以及化肥配施玉米秸秆对土壤有机碳官能团的影响。结果表明：与不施肥的空白处理(CK)相比,单施化肥(N,NPK)后土壤的芳香C和羧基C含量增加,脂族C和羰基C含量下降,脂族C/芳香C比值降低;与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆后芳香C含量下降而脂族C含量增加,脂族C/芳香C比值增加,并随玉米秸秆用量增加表现的更为明显;无论配施玉米秸秆与否,NPK肥混施处理的芳香C、脂族C以及脂族C/芳香C比值均高于单施N肥处理。上述结果说明,单施化肥比不施肥使土壤有机碳官能团中芳香类化合物的相对比例增加,而脂肪烃类化合物的相对比例下降;化肥配施玉米秸秆则比单施化肥增加了脂肪烃类化合物的相对比例,配施高量比低量玉米秸秆的增加趋势更为明显,同时NPK肥混施比单施N肥有利于提高脂肪烃类化合物的相对比例。C-1s NEXAFS方法能够原位表征长期定位施肥条件下土壤有机碳官能团组成的变化。     

结构研究的新方法X射线吸收精细结构谱（XAFS）

1988年底,北京正负电子对撞机一次对撞成功的喜讯,使我们受到极大的鼓舞。因为它不仅显示了我国的科技实力和水平,而且为我国的高能物理、同步辐射及其应用奠定了良好的实验基础。同步辐射是一种强辐射源。它具有强度高、亮度大、波段覆盖范围宽、无杂质辐射线以及具有时间分辨性等许多优点,因此,     

X射线辐射输运分解实验研究

在“星光Ⅱ”激光装置上进行了X射线辐射输运分解实验研究.实验中利用高时空分辨的MCP选通X射线皮秒分幅相机和软X射线条纹相机从缝口观测腔内壁X射线辐射时空分布,得到X射线在腔中的输运速率、X射线持续发射时间和轴向强度衰减量;利用X射线CCD针孔透射光栅谱仪观测到腔内X射线辐射光谱随空间位置的变化,得到X射线在输运过程中被多次吸收和发射后谱的变化特征;用X射线二极管和亚千X射线能谱仪分别得到源和输运末端X射线辐射总量和辐射温度.介绍了实验中采用的诊断技术和实验方法,并给出了获得的典型结果. 关键词：     

神光Ⅲ原型上扩展X射线吸收精细结构谱实验研究

介绍了在大型激光装置上进行扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱压缩物态参数测量的基本原理,以及为获得高质量EXAFS谱在神光Ⅲ原型装置上进行的实验研究。实验采用玻璃靶球、CH靶丸和金球作为EXAFS谱测量的背光源,通过多发次叠加、光子数累积的方法获得了信噪比良好的金属Ti在常温常压下的EXAFS谱,数据处理结果表明,实验测得的金属Ti EXAFS谱拟合结果与同步辐射实验拟合结果相吻合,表明实验设计的正确性与可靠性。对实验结果的分析表明,影响EXAFS谱质量的因素主要是光子计数、测量系统谱分辨率、噪声以及实验器件上的瑕疵。     

神光III原型上扩展X射线吸收精细结构谱实验研究

介绍了在大型激光装置上进行 扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱压缩物态参数测量的基本原理,以及为获得高质量EXAFS谱在神光III原型装置上进行的实验研究。实验采用玻璃靶球、CH靶丸和金球作为EXAFS谱测量的背光源,通过多发次叠加、光子数累积的方法获得了信噪比良好的金属Ti在常温常压下的EXAFS谱,数据处理结果表明,实验测得的金属Ti EXAFS谱拟合结果与同步辐射实验拟合结果相吻合,表明实验设计的正确性与可靠性。对实验结果的分析表明,影响EXAFS谱质量的因素主要是光子计数、测量系统谱分辨率、噪声以及实验器件上的瑕疵。