Surface-extended X-ray absorption fine structure
سرفیس ایکسٹینڈڈ ایکس رے ابزورپشن فائن اسٹرکچر (SEXAFS) EXAFS تکنیک کے سطح حساس مساوی ہے۔ اس تکنیک میں سنکروٹرون سے اعلی شدت والے ایکس رے بیموں کے ذریعے نمونے کی روشنی شامل ہے اور واقع فوٹون توانائی کے فنکشن کے طور پر آگر الیکٹرانوں کی شدت کا پتہ لگا کر ان کے فوٹو جذب کی نگرانی کرنا شامل ہے۔ سطح کی حساسیت آگر الیکٹرانوں کی شدت کے لحاظ سے اعداد و شمار کی تشریح کے ذریعے حاصل کی جاتی ہے (جس میں ~ 1-2 این ایم کی فرار کی گہرائی ہوتی ہے) بجائے اس کے کہ ایکس رے کے نسبتا جذب کو دیکھا جائے جیسا کہ پیرنٹ طریقہ EXAFS میں ہے۔ سطح کے ایٹموں کے لیے بنیادی سطح کے جوش و خروش کے آغاز کے لیے فوٹون توانائیاں خصوصیت والی توانائی کے ذریعے ترتیب دی جاتی ہیں۔ اس طرح پیدا ہونے والے بنیادی سوراخوں کو پھر ایک اونچے الیکٹران کے غیر تابکار انحطاط اور ایک اور الیکٹران سے توانائی کے رابطے سے پر کیا جا سکتا ہے، جو پھر سطح سے بچ سکتے ہیں (آگر اخراج)۔ اس لیے فوٹو ابسورپشن کی نگرانی ان آگر الیکٹرانوں کا کل فوٹو الیکٹران پیداوار میں براہ راست پتہ لگا کر کی جا سکتی ہے۔ جذب گتانک بمقابلہ واقع فوٹون توانائی میں ارتعاش ہوتے ہیں جو بیرونی پھیلاؤ والی لہروں کے ساتھ بیک اسکیٹرڈ آگر الیکٹرانوں کی مداخلت کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ اس ارتعاش کی مدت بیک سکٹرینگ ایٹم کی قسم اور مرکزی ایٹم سے اس کے فاصلے پر منحصر ہوتی ہے۔ اس طرح، یہ تکنیک ایڈسوربیٹس اور ان کی کوآرڈینیشن کیمسٹری کے لیے بین جوہری فاصلے کی تحقیقات کو قابل بناتی ہے۔ یہ تکنیک لانگ رینج آرڈر کی ضرورت نہ ہونے سے فائدہ اٹھاتی ہے، جو بعض اوقات دیگر روایتی تکنیکوں جیسے ایل ای ای ڈی (تقریبا 10 این ایم) میں ایک حد بن جاتی ہے۔ یہ طریقہ بڑی حد تک سگنل سے پس منظر کو بھی ختم کرتا ہے۔ اس سے فائدہ بھی ہوتا ہے کیونکہ یہ صرف ایکس رے فوٹون توانائی کو اس نوع کے جذب ہونے والے کنارے تک ٹیون کرکے نمونے میں موجود مختلف انواع کی تحقیقات کر سکتا ہے۔ Joachim Stöhr نے اس تکنیک کی ابتدائی ترقی میں اہم کردار ادا کیا۔ تجرباتی سیٹ اپ سنکروٹران تابکاری کے ذرائع عام طور پر، سیکسافس کا کام سنکروٹران تابکاری کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے کیونکہ اس میں 1012 سے 1014 فوٹون/سیکنڈ/ایم آر اے ڈی/ایم اے کے بہاؤ کے ساتھ انتہائی مربوط، طیارہ قطبی اور عین مطابق پلسڈ ایکس رے ذرائع ہوتے ہیں اور روایتی ذرائع سے حاصل ہونے والے سگنل سے شور کے تناسب کو بہت بہتر بناتا ہے۔ ایک روشن ماخذ ایکس رے ذریعہ نمونے کو روشن کر رہا ہے اور ترسیل کو جذب گتانک کے طور پر ماپا جا رہا ہے جہاں I منتقل ہوتا ہے اور آئی او ایکس رے کی واقعے کی شدت ہے۔ پھر اسے آنے والی ایکس رے فوٹون توانائی کی توانائی کے خلاف پلاٹ کیا جاتا ہے۔ الیکٹران ڈٹیکٹر SEXAFS میں، منتقل شدہ ایکس رے لہروں کی شدت کے بجائے آگر کی پیداوار کا حساب لگانے کے لیے ایک الیکٹران ڈٹیکٹر اور ایک ہائی ویکیوم چیمبر کی ضرورت ہوتی ہے۔ ڈٹیکٹر یا تو توانائی کا تجزیہ کار ہو سکتا ہے، جیسا کہ آگر پیمائش کے معاملے میں، یا الیکٹران ضرب، جیسا کہ کل یا جزوی ثانوی الیکٹران کی پیداوار کے معاملے میں ہوتا ہے۔ توانائی تجزیہ کار بہتر ریزولوشن کو جنم دیتا ہے جبکہ الیکٹران ملٹی پلیئر میں ٹھوس زاویے کی قبولیت زیادہ ہوتی ہے۔ سگنل سے شور کا تناسب کو کنٹرول کرنے والی مساوات یہ ہے کہ جہاں μA جذب گتانک ہے ؛ الیکٹران گنتی/سیکنڈ میں غیر تابکار شراکت ہے ؛ الیکٹران گنتی/سیکنڈ میں آئی بی پس منظر کی شراکت ہے ؛ ایس ای ایکس اے ایف ایس پیدا کرنے والے عنصر کے ذریعہ ایم یو اے جذب ہے ؛ تمام عناصر کے ذریعہ ایم یو ٹی کل جذب ہے ؛ آئی او واقع کی شدت ہے ؛ این تخفیف کی لمبائی ہے ؛ ω/(4π) ڈٹیکٹر کے لیے ٹھوس زاویے کی قبولیت ہے ؛ εn غیر تابکار پیداوار ہے جو اس بات کا امکان ہے کہ الیکٹران تابکار طور پر ختم نہیں ہوگا اور دراصل آگر الیکٹران کے طور پر خارج ہوگا۔ طبیعیات کی بنیادی باتیں ایٹم کے ذریعے ایک ایکس رے فوٹون کا جذب ایک بنیادی سطح کے الیکٹران کو متحرک کرتا ہے، اس طرح ایک بنیادی سوراخ پیدا ہوتا ہے۔ یہ ایک کروی الیکٹران لہر پیدا کرتا ہے جس کے مرکز میں پرجوش ایٹم ہوتا ہے۔ لہر باہر کی طرف پھیلتی ہے اور پڑوسی ایٹموں سے بکھر جاتی ہے اور مرکزی آئنائزڈ ایٹم کی طرف لوٹ جاتی ہے۔ فوٹو ابسورپشن کا ارتعاشی جزو اس عکاسی شدہ لہر کے جوڑے سے ابتدائی حالت میں ڈائپول آپریٹر ایم ایف ایس کے ذریعے پیدا ہوتا ہے جیسا کہ (1) میں ہے۔ ارتعاش کی فورئیر تبدیلی پڑوسی ایٹموں کے فاصلے اور ان کے کیمیائی ماحول کے بارے میں معلومات فراہم کرتی ہے۔ اس مرحلے کی معلومات کو آگر سگنل میں ارتعاش تک پہنچایا جاتا ہے کیونکہ آگر کے اخراج میں منتقلی کا وقت شدت کی اسی ترتیب کا ہوتا ہے جو دلچسپی کی توانائی کی حد میں فوٹو الیکٹران کے لیے اوسط وقت ہوتا ہے۔ اس طرح، جذب کنارے اور خصوصیت آگر منتقلی کے مناسب انتخاب کے ساتھ، واقع فوٹون توانائی کے فنکشن کے طور پر کسی خاص آگر لائن میں شدت کی تغیر کی پیمائش فوٹو آبزورپشن کراس سیکشن کی پیمائش ہوگی۔ یہ حوصلہ افزائی مختلف ڈیک میکانزم کو بھی متحرک کرتی ہے۔ یہ تابکاری (فلوروسینس) یا غیر تابکاری (آگر اور کوسٹر-کرونگ) نوعیت کے ہو سکتے ہیں۔ آگر الیکٹران اور ایکس رے کے اخراج کے درمیان شدت کا تناسب جوہری نمبر Z پر منحصر ہے۔ آگر الیکٹرانوں کی پیداوار زیڈ میں اضافے کے ساتھ کم ہوتی جاتی ہے۔ EXAFS کا نظریہ فوٹو ابسورپشن کا کراس سیکشن فرمی کے سنہری اصول کے ذریعہ دیا گیا ہے، جو کہ ڈائپول تخمینہ میں اس طرح دیا گیا ہے جہاں ابتدائی حالت، i توانائی Ei کے ساتھ، جوہری کور اور فرمی سمندر پر مشتمل ہے، اور واقع تابکاری کا میدان، حتمی حالت، f توانائی Ef (فرمی سطح سے بڑا) کے ساتھ، ایک کور ہول اور ایک پرجوش الیکٹران پر مشتمل ہے۔ برقی میدان کا پولرائزیشن ویکٹر، الیکٹران چارج، اور ایکس رے فوٹون توانائی۔ فوٹو ابسورپشن سگنل ایک چوٹی پر مشتمل ہوتا ہے جب بنیادی سطح کا جوش قریب ہوتا ہے۔ اس کے بعد ایک ارتعاشی جزو آتا ہے جو الیکٹران لہر کے اس حصے کے جوڑے سے نکلتا ہے جو میڈیم کے ذریعے بکھرنے پر مرکزی آئنائزڈ ایٹم کی طرف پلٹ جاتا ہے، جہاں یہ ڈائپول آپریٹر، ایم آئی کے ذریعے ابتدائی حالت میں جوڑتا ہے۔ kRj>> 1 کے لیے واحد بکھرنے اور چھوٹے ایٹم کے تخمینے کو فرض کرتے ہوئے، جہاں Rj مرکزی پرجوش ایٹم سے پڑوسیوں کے jth شیل تک کا فاصلہ ہے اور k فوٹو الیکٹرانوں کا لہر ویکٹر ہے، جہاں γωT جذب کنارے کی توانائی ہے اور VO تبادلے اور ارتباط سے وابستہ ٹھوس کی اندرونی صلاحیت ہے، فوٹو ابسورپشن کراس سیکشن (K-شیل ایکسائٹیشن کے لیے) کے آکسیلیٹری جزو کے لیے درج ذیل اظہار حاصل کیا جاتا ہے: جہاں جزوی لہر مرحلے کی شفٹوں کے ساتھ جزوی لہر کی توسیع میں جوہری بکھرنے والا عنصر δl کو Pl (x) کے ذریعے دیا جاتا ہے، وہ lth لیجنڈری کثیر الجہتی ہے، γ ایک تخفیف گتانک، ایکسپریس ہے۔ EXAFS-Auger کا شامل ہونا ڈٹیکٹر پر خصوصیت WαXY Auger لائن کی توانائی کے ساتھ پہنچنے والے الیکٹرانوں کی تعداد (جہاں Wα عنصر α کی جذب کنارے کی بنیادی سطح ہے، جس پر واقع ایکس رے لائن کو ٹیون کیا گیا ہے) کو اس طرح لکھا جا سکتا ہے جہاں این بی (ꯘꯥω) پس منظر کا سگنل ہے اور یہ آگر سگنل ہے جس میں ہمیں دلچسپی ہے، جہاں امکان ہے کہ ایک پرجوش ایٹم WαXY Auger منتقلی کے ذریعے ختم ہو جائے گا، ρα (z) عنصر α کی گہرائی z پر جوہری ارتکاز ہے، λ (WαXY) ایک WαXY Auger الیکٹران کے لیے اوسط آزاد راستہ ہے، θ زاویہ ہے۔ جیسا کہ فوٹو ابسورپشن کا امکان، واحد اصطلاح ہے جو فوٹون توانائی پر منحصر ہے، توانائی کی تقریب کے طور پر اس میں ہونے والے ارتعاش اس میں اسی طرح کے ارتعاش کو جنم دیں گے۔ نوٹ حوالہ جات اسٹور، جے۔ (1988) "سیکسافس: وہ سب کچھ جو آپ ہمیشہ سیکسافس کے بارے میں جاننا چاہتے تھے لیکن پوچھنے سے ڈرتے تھے"، ایکس رے جذب میں: اصول، ایپلی کیشنز، EXAFS کی تکنیک، سیکسافس اور XANES، ترمیم۔ ڈی۔ کوننگسبرگر اور آر پرنسز، ولی، 1988 بیرونی روابط SEXAFS ایکس رے جذب سپیکٹروسکوپی کے بارے میں تفصیلات