X선 흡수 스펙트럼 (XAS) 은 X선에 대한 물질의 흡수 특성을 측정하여 원자 국역 전자 상태 및 기하학적 구조 정보를 밝혀낸다. 그 핵심은 확장 X선 흡수 정밀 구조 (EXAFS) 와 X선 흡수 근접 구조 (XANES) 두 부분으로 구성된다. 양자의 물리적 메커니즘은 모두 X선이 내층 전자 후광 전자파와 근린 원자의 산란 간섭 효과를 자극하지만 에너지 범위와 산란 경로의 차이로 인한 각 정보의 반영 구조가 있다.

EXAFS의 물리적 메커니즘

EXAFS는 흡수변 고에너지 측 30-1000eV 범위의 진동 신호를 관측하는데, 그 근원은 광전자의 단일 산란 효과이다.엑스선 에너지가 내부 전자의 이온화 에너지를 초과할 때, 원자는 광자를 흡수하고 내부 전자를 광전자로 자극하며, 광전자는 파 함수 형식으로 외부로 전파된다.전파 과정에서 근접 원자를 만나면 탄성 산란 (백산란) 이 발생하며, 산란파와 출사파는 원자를 흡수하는 곳에서 간섭한다.광전자파는 에너지의 변화에 따라 길이가 변하기 때문에 간섭효과로 인해 흡수계수가 주기적인 진동을 나타낸다.푸리엽 변환을 통해 진동 신호를 레이디얼 분포 함수로 변환하여 원자 주위의 배위 원자를 흡수하는 키 길이 (정밀도 0.01 Å), 배위 수 및 무질서도 등의 정보를 직접 얻을 수 있다.EXAFS는 단거리 질서 구조에 민감하며 결정체, 비결정 상태 및 액체 샘플의 분석에 적합하다.

XANES의 물리적 메커니즘

XANES는 광전자와 근접 원자의 다중 산란 효과를 형성하는 메커니즘인 변 eV를 모서리 뒤의 약 50eV까지 흡수하는 정교한 구조에 초점을 맞춘다.저에너지 광전자 (운동에너지 <50eV) 는 전파 과정에서 여러 차례 산란을 거쳐 복잡한 파 함수 중첩을 형성한다.이런 다중산란은 흡수원자주위의 국역배위환경 (예를 들면 원자종류, 기하배열) 에 고도로 민감하여 흡수계수가 근변구역에서 분립봉, 견봉 등 특징을 나타낸다.XANES 스펙트럼 특징은 흡수 원자의 전자 상태 밀도 분포를 직접 반영합니다. 예를 들어 모서리 위치 오프셋을 흡수하여 요소의 가격 상태 변화를 정량적으로 분석할 수 있습니다. 모서리 앞봉의 존재는 분자 궤도를 차지하지 않은 정보를 보여줍니다.EXAFS와 달리 XANES는 촉매 표면 활성 위치, 생물 대분자 금속 보조기 등 단거리 질서 또는 무질서 체계를 연구하는 데 더 적합하다.