Surface-extended X-ray absorption fine structure
সারফেস-এক্সটেন্ডেড এক্স-রে অ্যাবসর্পশন ফাইন স্ট্রাকচার (SEXAFS) হল EXAFS কৌশলের সমতুল্য পৃষ্ঠ-সংবেদনশীল কাঠামো। এই কৌশলে একটি সিনক্রোট্রন থেকে উচ্চ-তীব্রতা এক্স-রে রশ্মি দ্বারা নমুনা আলোকিত করা এবং আপতিত ফোটন শক্তির একটি ফাংশন হিসাবে অগার ইলেকট্রনের তীব্রতা সনাক্ত করে তাদের ফটোঅ্যাবসর্পশন পর্যবেক্ষণ করা জড়িত। মূল পদ্ধতি, ই. এক্স. এ. এফ. এস-এর মতো এক্স-রে-র আপেক্ষিক শোষণের দিকে নজর দেওয়ার পরিবর্তে অগার ইলেকট্রনগুলির (যার পালানোর গভীরতা ~ 1-2 এনএম) তীব্রতার উপর নির্ভর করে তথ্যের ব্যাখ্যার মাধ্যমে পৃষ্ঠ সংবেদনশীলতা অর্জন করা হয়। ফোটন শক্তিগুলি পৃষ্ঠের পরমাণুগুলির জন্য মূল স্তরের উত্তেজনার সূচনার জন্য চরিত্রগত শক্তির মাধ্যমে সুর করা হয়। এইভাবে তৈরি হওয়া মূল ছিদ্রগুলি তখন একটি উচ্চ-স্তরের ইলেক্ট্রনের অ-বিকিরণ ক্ষয় এবং অন্য একটি ইলেক্ট্রনের সাথে শক্তির যোগাযোগ দ্বারা পূরণ করা যেতে পারে, যা তারপর পৃষ্ঠ থেকে বেরিয়ে আসতে পারে (অগার নির্গমন)। সুতরাং এই অগার ইলেকট্রনগুলির মোট আলোক-ইলেকট্রন উৎপাদনের সরাসরি সনাক্তকরণের মাধ্যমে আলোক-শোষণ পর্যবেক্ষণ করা যেতে পারে। শোষণ সহগ বনাম আপতিত ফোটন শক্তিতে দোলন রয়েছে যা বাইরের দিকে প্রচারিত তরঙ্গগুলির সাথে ব্যাকস্ক্যাটার অগার ইলেকট্রনের হস্তক্ষেপের কারণে হয়। এই দোলনগুলির সময়কাল নির্ভর করে পশ্চাদপসরণকারী পরমাণুর ধরন এবং কেন্দ্রীয় পরমাণু থেকে তার দূরত্বের উপর। এইভাবে, এই কৌশলটি অধিশোষকগুলির জন্য আন্তঃপরমাণবিক দূরত্ব এবং তাদের সমন্বয় রসায়ন অনুসন্ধান করতে সক্ষম করে। এই কৌশলটি দীর্ঘ পরিসরের ক্রমের প্রয়োজন না থাকায় উপকৃত হয়, যা কখনও কখনও এল. ই. ই. ডি (প্রায় 10 এনএম)-এর মতো অন্যান্য প্রচলিত কৌশলগুলিতে একটি সীমাবদ্ধতা হয়ে ওঠে। এই পদ্ধতিটি মূলত সংকেত থেকে পটভূমি সরিয়ে দেয়। এটি আরও উপকৃত হয় কারণ এটি সেই প্রজাতির শোষণ প্রান্তে এক্স-রে ফোটন শক্তিকে সুর করে নমুনায় বিভিন্ন প্রজাতির অনুসন্ধান করতে পারে। এই কৌশলটির প্রাথমিক বিকাশে জোয়াকিম স্টহর একটি প্রধান ভূমিকা পালন করেছিলেন। পরীক্ষামূলক সেটআপ সিনক্রোট্রন বিকিরণ উৎস সাধারণত, এসইএক্সএএফএস কাজটি সিনক্রোট্রন বিকিরণ ব্যবহার করে করা হয় কারণ এতে 1012 থেকে 1014 ফোটন/সেকেন্ড/ম্যাড/এমএ প্রবাহ সহ অত্যন্ত মিলিত, সমতল-মেরুকৃত এবং সঠিকভাবে স্পন্দিত এক্স-রে উৎস রয়েছে এবং প্রচলিত উৎস থেকে প্রাপ্ত সংকেত-থেকে-শব্দের অনুপাতকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে। একটি উজ্জ্বল উৎস এক্স-রে উৎস নমুনাকে আলোকিত করছে এবং সংক্রমণকে শোষণ সহগ হিসাবে পরিমাপ করা হচ্ছে যেখানে I হল সঞ্চারিত এবং আইও হল এক্স-রে-র আপতিত তীব্রতা। তারপর এটি আগত এক্স-রে ফোটন শক্তির শক্তির বিরুদ্ধে অঙ্কিত হয়। ইলেক্ট্রন ডিটেক্টর SEXAFS-এ, প্রেরিত এক্স-রে তরঙ্গের তীব্রতার পরিবর্তে অগার ফলন গণনা করার জন্য একটি ইলেক্ট্রন ডিটেক্টর এবং একটি উচ্চ-ভ্যাকুয়াম চেম্বারের প্রয়োজন হয়। আবিষ্কারক হয় একটি শক্তি বিশ্লেষক হতে পারে, যেমন অগার পরিমাপের ক্ষেত্রে, অথবা একটি ইলেক্ট্রন গুণক, যেমন মোট বা আংশিক গৌণ ইলেক্ট্রন উৎপাদনের ক্ষেত্রে। শক্তি বিশ্লেষক আরও ভাল রেজোলিউশনের জন্ম দেয় যেখানে ইলেক্ট্রন গুণকের বৃহত্তর কঠিন কোণ গ্রহণযোগ্যতা থাকে। সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাত নিয়ন্ত্রণকারী সমীকরণটি হল যেখানে μA হল শোষণ সহগ; ইন হল ইলেক্ট্রন গণনায় অ-বিকিরণ অবদান/সেকেন্ড; আইবি হল ইলেক্ট্রন গণনায়/সেকেন্ডে পটভূমি অবদান; এমইউএ হল এসইএক্সএএফএস-উৎপাদনকারী উপাদান দ্বারা শোষণ; এমইউটি হল সমস্ত উপাদান দ্বারা মোট শোষণ; আইও হল আপতিত তীব্রতা; এন হল ক্ষীণকরণ দৈর্ঘ্য; ω/(4π) হল ডিটেক্টরের জন্য কঠিন কোণ গ্রহণযোগ্যতা; εn হল অ-বিকিরণ ফলন যা হল সম্ভাবনা যে ইলেক্ট্রনটি বিকিরণগতভাবে ক্ষয় হবে না এবং প্রকৃতপক্ষে একটি অগার ইলেক্ট্রন হিসাবে নির্গত হবে। পদার্থবিজ্ঞানের মূল বিষয়গুলি পরমাণু দ্বারা একটি এক্স-রে ফোটনের শোষণ একটি মূল স্তরের ইলেক্ট্রনকে উত্তেজিত করে, এইভাবে একটি মূল ছিদ্র তৈরি করে। এটি কেন্দ্র হিসাবে উত্তেজিত পরমাণু সহ একটি গোলাকার ইলেক্ট্রন তরঙ্গ তৈরি করে। তরঙ্গটি বাইরের দিকে ছড়িয়ে পড়ে এবং পার্শ্ববর্তী পরমাণু থেকে ছড়িয়ে পড়ে এবং কেন্দ্রীয় আয়নিত পরমাণুর দিকে ফিরে যায়। (1)-এর মতো ডাইপোল অপারেটর এম. এফ. এস-এর মাধ্যমে এই প্রতিফলিত তরঙ্গের প্রাথমিক অবস্থায় সংযোজন থেকে ফটোঅ্যাবসর্পশনের দোলক উপাদানটি উৎপন্ন হয়। দোলনের ফুরিয়ার রূপান্তর পার্শ্ববর্তী পরমাণুর ব্যবধান এবং তাদের রাসায়নিক পরিবেশ সম্পর্কে তথ্য দেয়। এই পর্যায়ের তথ্য অগার সংকেতের দোলনগুলিতে বহন করা হয় কারণ অগার নির্গমনের রূপান্তর সময়টি আগ্রহের শক্তির পরিসরে একটি ফটোইলেক্ট্রনের গড় সময়ের সমান মাত্রার ক্রমের হয়। সুতরাং, শোষণ প্রান্ত এবং বৈশিষ্ট্যযুক্ত অগার রূপান্তরের সঠিক পছন্দের সাথে, আপতিত ফোটন শক্তির একটি ফাংশন হিসাবে একটি নির্দিষ্ট অগার লাইনের তীব্রতার পরিবর্তনের পরিমাপ ফটোঅবসর্পশন ক্রস সেকশনের একটি পরিমাপ হবে। এই উত্তেজনা বিভিন্ন ক্ষয় প্রক্রিয়াকেও ট্রিগার করে। এগুলি বিকিরণশীল (ফ্লুরোসেন্স) বা অ-বিকিরণশীল (অগার এবং কোস্টার-ক্রোনিগ) প্রকৃতির হতে পারে। অগার ইলেক্ট্রন এবং এক্স-রে নির্গমনের মধ্যে তীব্রতার অনুপাত পারমাণবিক সংখ্যা জেড-এর উপর নির্ভর করে। অগার ইলেকট্রনের ফলন Z বৃদ্ধির সাথে হ্রাস পায়। ই. এক্স. এ. এফ. এস-এর তত্ত্ব ফটোঅ্যাবসর্পশনের ক্রস সেকশনটি ফার্মির সুবর্ণ নিয়ম দ্বারা দেওয়া হয়েছে, যা দ্বিমেরু আনুমানিকতায় দেওয়া হয়েছে যেখানে প্রাথমিক অবস্থা, শক্তি এই সহ, পারমাণবিক কেন্দ্র এবং ফার্মি সমুদ্র নিয়ে গঠিত, এবং আপতিত বিকিরণ ক্ষেত্র, চূড়ান্ত অবস্থা, শক্তি ই এফ (ফার্মি স্তরের চেয়ে বড়) সহ, একটি মূল গর্ত এবং একটি উত্তেজিত ইলেক্ট্রন নিয়ে গঠিত। ε হল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মেরুকরণ ভেক্টর, e হল ইলেকট্রন চার্জ, এবং ꯘꯥω হল এক্স-রে ফোটন শক্তি। ফটোঅ্যাবসর্পশন সিগন্যালে একটি শিখর থাকে যখন মূল স্তরের উত্তেজনা কাছাকাছি থাকে। এটি একটি দোলক উপাদান দ্বারা অনুসরণ করা হয় যা ইলেক্ট্রন তরঙ্গের সেই অংশের সংযোগ থেকে উদ্ভূত হয় যা মাধ্যম দ্বারা বিচ্ছুরিত হওয়ার পরে কেন্দ্রীয় আয়নিত পরমাণুর দিকে ফিরে যায়, যেখানে এটি দ্বিমেরু অপারেটর, এমআই-এর মাধ্যমে প্রাথমিক অবস্থায় যুক্ত হয়। kRj>> 1-এর জন্য একক-বিচ্ছুরণ এবং ছোট-পরমাণু আনুমানিক অনুমান ধরে নিলে, যেখানে Rj হল কেন্দ্রীয় উত্তেজিত পরমাণু থেকে প্রতিবেশীদের jth শেলের দূরত্ব এবং k হল ফটোইলেক্ট্রন তরঙ্গ ভেক্টর, যেখানে γωT হল শোষণ প্রান্ত শক্তি এবং Vo হল বিনিময় এবং পারস্পরিক সম্পর্কের সাথে যুক্ত কঠিনের অভ্যন্তরীণ সম্ভাব্যতা, ফটোঅ্যাবসর্পশন ক্রস সেকশনের দোলক উপাদানের জন্য নিম্নলিখিত অভিব্যক্তিটি পাওয়া যায় (কে-শেল উত্তেজনার জন্য): যেখানে আংশিক তরঙ্গ পর্যায়-স্থানান্তরের সাথে আংশিক তরঙ্গ সম্প্রসারণে পারমাণবিক বিচ্ছুরণ ফ্যাক্টর δl হল প্ল (x) দ্বারা প্রদত্ত lth লেজেন্ড্রে বহুপদী, γ হল একটি ক্ষয় সহগ, এক্সপ্রেশন। EXAFS-Auger-এর অন্তর্ভুক্তি বৈশিষ্ট্যযুক্ত WαXY Auger লাইনের শক্তি সহ ডিটেক্টরে পৌঁছানোর ইলেকট্রনের সংখ্যা (যেখানে Wα হল উপাদান α-এর শোষণ প্রান্তের মূল-স্তর, যেখানে আপতিত এক্স-রে লাইনটি সুর করা হয়েছে) লেখা যেতে পারে যেখানে এনবি (γω) হল পটভূমি সংকেত এবং আমরা যে Auger সংকেতটিতে আগ্রহী, যেখানে WαXY Auger ট্রানজিশনের মাধ্যমে একটি উত্তেজিত পরমাণু ক্ষয় হওয়ার সম্ভাবনা কোথায়, ρα (z) হল উপাদান α-এর গভীরতা z-এ পারমাণবিক ঘনত্ব, λ (WαXY) হল একটি WαXY Auger ইলেক্ট্রনের গড় মুক্ত পথ, θ হল কোণ। যেহেতু ফটোঅ্যাবসর্পশন সম্ভাব্যতা, একমাত্র শব্দ যা ফোটন শক্তির উপর নির্ভরশীল, শক্তির একটি ফাংশন হিসাবে এটিতে দোলনগুলি ফোটনে অনুরূপ দোলন সৃষ্টি করবে। নোটস রেফারেন্স স্টহর, জে। (1988) এক্স-রে অ্যাবসর্পশনঃ প্রিন্সিপলস, অ্যাপ্লিকেশনস, টেকনিকস অফ ই. এক্স. এ. এফ. এস, এস. ই. এক্স. এ. এফ. এস এবং এক্স. এ. এন. ই. এস, এডিটে "সেক্সাফসঃ সেক্সাফস সম্পর্কে আপনি সবসময় যা জানতে চেয়েছিলেন কিন্তু জিজ্ঞাসা করতে ভয় পেয়েছিলেন"। ডি. কনিংসবার্গার এবং আর. প্রিন্স, উইলি, 1988 এক্সটার্নাল লিঙ্কস সেক্সাফস এক্স-রে শোষণ স্পেকট্রোস্কোপি সম্পর্কে বিস্তারিত