Surface-extended X-ray absorption fine structure
सतह-विस्तारित एक्स-रे अवशोषण महीन संरचना (एस. ई. एक्स. ए. एफ. एस.) ई. एक्स. ए. एफ. एस. तकनीक का सतह-संवेदनशील समतुल्य है। इस तकनीक में एक सिंक्रोट्रॉन से उच्च-तीव्रता वाले एक्स-रे बीमों द्वारा नमूने की रोशनी शामिल है और आपतित फोटॉन ऊर्जा के एक कार्य के रूप में ऑगर इलेक्ट्रॉनों की तीव्रता का पता लगाकर उनके फोटो अवशोषण की निगरानी करना शामिल है। मूल विधि, ई. एक्स. ए. एफ. एस. के रूप में एक्स-रे के सापेक्ष अवशोषण को देखने के बजाय ऑगर इलेक्ट्रॉनों (जिनमें ~ 1-2 एन. एम. की पलायन गहराई होती है) की तीव्रता के आधार पर डेटा की व्याख्या द्वारा सतह संवेदनशीलता प्राप्त की जाती है। सतह परमाणुओं के लिए मूल स्तर की उत्तेजना की शुरुआत के लिए फोटॉन ऊर्जाओं को विशिष्ट ऊर्जा के माध्यम से ट्यून किया जाता है। इस प्रकार बनाए गए मूल छिद्रों को तब एक उच्च-स्थित इलेक्ट्रॉन के गैर-विकिरणशील क्षय और एक अन्य इलेक्ट्रॉन के लिए ऊर्जा के संचार से भरा जा सकता है, जो तब सतह (ऑगर उत्सर्जन) से बच सकते हैं। इसलिए कुल फोटोइलेक्ट्रॉन उपज के लिए इन ऑगर इलेक्ट्रॉनों का सीधा पता लगाकर फोटो अवशोषण की निगरानी की जा सकती है। अवशोषण गुणांक बनाम आपतित फोटॉन ऊर्जा में दोलन होते हैं जो बाहरी प्रसार तरंगों के साथ बैकस्कैटर ऑगर इलेक्ट्रॉनों के हस्तक्षेप के कारण होते हैं। इन दोलनों की अवधि बैकस्केटरिंग परमाणु के प्रकार और केंद्रीय परमाणु से इसकी दूरी पर निर्भर करती है। इस प्रकार, यह तकनीक अधिशोषकों के लिए अंतरपरमाण्विक दूरी और उनके समन्वय रसायन विज्ञान की जांच को सक्षम बनाती है। यह तकनीक लंबी दूरी के क्रम की आवश्यकता नहीं होने से लाभान्वित होती है, जो कभी-कभी LEED (लगभग 10 nm) जैसी अन्य पारंपरिक तकनीकों में एक सीमा बन जाती है। यह विधि संकेत से पृष्ठभूमि को भी काफी हद तक समाप्त कर देती है। इससे लाभ भी होता है क्योंकि यह उस प्रजाति के अवशोषण किनारे तक एक्स-रे फोटॉन ऊर्जा को ट्यून करके नमूने में विभिन्न प्रजातियों की जांच कर सकता है। जोआचिम स्टोहर ने इस तकनीक के प्रारंभिक विकास में एक प्रमुख भूमिका निभाई। प्रायोगिक सेटअप सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोत आम तौर पर, एस. ई. एक्स. ए. एफ. एस. का काम सिंक्रोट्रॉन विकिरण का उपयोग करके किया जाता है क्योंकि इसमें 1012 से 1014 फोटॉन/सेकंड/एम. ए. डी./एम. ए. डी./एम. ए. डी. डी./एम. ए. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी. डी एक उज्ज्वल स्रोत एक्स-रे स्रोत नमूने को रोशन कर रहा है और संचरण को अवशोषण गुणांक के रूप में मापा जा रहा है जहां I संचारित है और आईओ एक्स-रे की आपतित तीव्रता है। फिर इसे आने वाली एक्स-रे फोटॉन ऊर्जा की ऊर्जा के खिलाफ प्लॉट किया जाता है। इलेक्ट्रॉन डिटेक्टर SEXAFS में, संचारित एक्स-रे तरंगों की तीव्रता के बजाय ऑगर पैदावार की गणना करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन डिटेक्टर और एक उच्च-वैक्यूम कक्ष की आवश्यकता होती है। डिटेक्टर या तो एक ऊर्जा विश्लेषक हो सकता है, जैसा कि ऑगर माप के मामले में, या एक इलेक्ट्रॉन गुणक, जैसा कि कुल या आंशिक माध्यमिक इलेक्ट्रॉन उपज के मामले में होता है। ऊर्जा विश्लेषक बेहतर संकल्प को जन्म देता है जबकि इलेक्ट्रॉन गुणक में अधिक ठोस कोण स्वीकृति होती है। संकेत-से-शोर अनुपात को नियंत्रित करने वाला समीकरण वह है जहाँ μA अवशोषण गुणांक है; इलेक्ट्रॉन गणना/सेकंड में गैर-विकिरणशील योगदान है; इलेक्ट्रॉन गणना/सेकंड में IB पृष्ठभूमि योगदान है; SEXAFS-उत्पादक तत्व द्वारा μA अवशोषण है; सभी तत्वों द्वारा कुल अवशोषण है; आईओ घटना की तीव्रता है; एन क्षीणन लंबाई है; ω/(4π) डिटेक्टर के लिए ठोस कोण स्वीकृति है; εn गैर-विकिरणशील उपज है जो संभावना है कि इलेक्ट्रॉन विकिरण रूप से क्षय नहीं होगा और वास्तव में एक ऑगर इलेक्ट्रॉन के रूप में उत्सर्जित होगा। भौतिकी की मूल बातें परमाणु द्वारा एक एक्स-रे फोटॉन का अवशोषण एक कोर स्तर के इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करता है, इस प्रकार एक कोर छेद उत्पन्न होता है। यह केंद्र के रूप में उत्तेजित परमाणु के साथ एक गोलाकार इलेक्ट्रॉन तरंग उत्पन्न करता है। लहर बाहर की ओर फैलती है और पड़ोसी परमाणुओं से तितर-बितर हो जाती है और केंद्रीय आयनित परमाणु की ओर वापस मुड़ जाती है। प्रकाश अवशोषण का दोलन घटक द्विध्रुव प्रचालक एम. एफ. एस. के माध्यम से इस परावर्तित तरंग के प्रारंभिक अवस्था में युग्मन से उत्पन्न होता है जैसा कि (1) में है। दोलनों का फूरियर परिवर्तन पड़ोसी परमाणुओं के अंतराल और उनके रासायनिक वातावरण के बारे में जानकारी देता है। इस चरण की जानकारी को ऑगर संकेत में दोलनों तक ले जाया जाता है क्योंकि ऑगर उत्सर्जन में संक्रमण समय परिमाण के उसी क्रम का होता है जो रुचि की ऊर्जा सीमा में एक फोटोइलेक्ट्रॉन के लिए औसत समय होता है। इस प्रकार, अवशोषण किनारे और विशेषता ऑगर संक्रमण के उचित विकल्प के साथ, आपतित फोटॉन ऊर्जा के एक कार्य के रूप में एक विशेष ऑगर रेखा में तीव्रता की भिन्नता का माप फोटो अवशोषण क्रॉस सेक्शन का एक उपाय होगा। यह उत्तेजना विभिन्न क्षय तंत्रों को भी प्रेरित करती है। ये विकिरणशील (प्रतिदीप्ति) या गैर-विकिरणशील (ऑगर और कोस्टर-क्रोनिग) प्रकृति के हो सकते हैं। ऑगर इलेक्ट्रॉन और एक्स-रे उत्सर्जन के बीच तीव्रता अनुपात परमाणु संख्या जेड पर निर्भर करता है। ऑगर इलेक्ट्रॉनों की उपज Z बढ़ने के साथ कम होती जाती है। EXAFS का सिद्धांत फोटोआब्सोर्प्शन का क्रॉस सेक्शन फर्मी के सुनहरे नियम द्वारा दिया गया है, जिसे द्विध्रुव सन्निकटन में दिया गया है, जहां प्रारंभिक अवस्था, i ऊर्जा Ei के साथ, परमाणु कोर और फर्मी समुद्र से मिलकर बनती है, और आपतित विकिरण क्षेत्र, अंतिम अवस्था, f ऊर्जा Ef (फर्मी स्तर से बड़ा) के साथ, एक कोर होल और एक उत्तेजित इलेक्ट्रॉन से बना होता है। ε विद्युत क्षेत्र का ध्रुवीकरण सदिश है, e इलेक्ट्रॉन आवेश, और ꯘꯥω एक्स-रे फोटॉन ऊर्जा है। जब मूल स्तर की उत्तेजना निकट होती है तो फोटो अवशोषण संकेत में एक शिखर होता है। इसके बाद एक दोलनशील घटक आता है जो इलेक्ट्रॉन तरंग के उस हिस्से के युग्मन से उत्पन्न होता है जो माध्यम द्वारा बिखेरने पर केंद्रीय आयनीकृत परमाणु की ओर वापस मुड़ जाता है, जहां यह द्विध्रुव प्रचालक, एम. आई. के माध्यम से प्रारंभिक अवस्था में जुड़ जाता है। kRj>> 1 के लिए एकल-प्रकीर्णन और छोटे-परमाणु सन्निकटन को मानते हुए, जहां Rj केंद्रीय उत्तेजित परमाणु से पड़ोसियों के jth कोश की दूरी है और k फोटोइलेक्ट्रॉन तरंग सदिश है, जहां γωT अवशोषण धार ऊर्जा है और Vo विनिमय और सहसंबंध से जुड़े ठोस की आंतरिक क्षमता है, फोटो-अवशोषण क्रॉस सेक्शन (K-कोश उत्तेजना के लिए) के दोलनशील घटक के लिए निम्नलिखित अभिव्यक्ति प्राप्त की जाती हैः जहां आंशिक तरंग चरण-स्थानांतरण के साथ आंशिक तरंग विस्तार में परमाणु प्रकीर्णन कारक δl को Pl (x) द्वारा दिया जाता है, वह lth लीजेंड्रे बहुपद है, γ एक क्षीणन गुणांक है, एक्सप्रेशन। EXAFS-Auger का समावेशन विशेषता WαXY ऑगर लाइन की ऊर्जा के साथ डिटेक्टर पर पहुंचने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या (जहां Wα तत्व α का अवशोषण किनारा कोर-स्तर है, जिसमें आपतित एक्स-रे लाइन को ट्यून किया गया है) को इस प्रकार लिखा जा सकता है जहां एनबी (ꯘꯥω) पृष्ठभूमि संकेत है और ऑगर संकेत है जिसमें हम रुचि रखते हैं, जहां संभावना है कि एक उत्तेजित परमाणु WαXY ऑगर संक्रमण के माध्यम से क्षय होगा, ρα (z) तत्व α की परमाणु सांद्रता है गहराई z पर, λ (WαXY) एक WαXY ऑगर इलेक्ट्रॉन के लिए औसत मुक्त मार्ग है, θ कोण है। चूंकि फोटोआब्सोर्प्शन संभाव्यता, एकमात्र शब्द है जो फोटॉन ऊर्जा पर निर्भर है, ऊर्जा के एक कार्य के रूप में इसमें दोलन में समान दोलनों को जन्म देगा। टिप्पणियाँ संदर्भ स्टोहर, जे। (1988) "सेक्साफ्सः वह सब कुछ जो आप हमेशा सेक्साफ्स के बारे में जानना चाहते थे लेकिन पूछने से डरते थे", एक्स-रे अवशोषणः EXAFS के सिद्धांत, अनुप्रयोग, तकनीक, सेक्साफ्स और XANES, संपादन। डी. कोनिंग्सबर्गर और आर. प्रिंस, विली, 1988 बाहरी लिंक SEXAFS एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी के बारे में विवरण