Химическая идентификация и изучение электронной структуры методом рентгеновской спектроскопии поглощения до недавнего времени представлялись возможными только с использованием синхротронов. Однако, развитие технологий приводит к тому, что многие методы изучения вещества, реализуемые на синхротронах, приходят на службу в лаборатории.
Компания SIGRAY разработала уникальную систему QuantumLeap XAS, которая фактически является первым в мире лабораторным EXAFS и XANES спектрометром с производительностью и возможностями, сопоставимыми с тем, которые можно получить на синхротроне. QuantumLeap позволяет получать информацию о состояниях окисления, длинах связей и межатомных расстояниях, электронной симметрии и т.д.
Параметры производительности:
- Исследования методом XANES могут быть проведены с суб-эВ энергетическим разрешением во временном диапазоне от минут до часа.
- EXAFS с высокой скоростью в течение времени от секунд до минут.
- Широкий диапазон по энергии для анализа широкого спектра элементов.
- MicroXANES для 100 мкм размера пятна.
Система обеспечивает передовые исследования, в том числе:
- Катализаторы: химическое состояние оксидов, нитридов и карбидов; размер кластеров.
- Батареи / топливные элементы / солнечные элементы: степень окисления переходных металлов (например, в ионно-литиевых батареях) как функция циклов зарядки и разрядки.
- Наночастицы: характеристика структуры, размера и состава.
Что такое XAS (рентгеновская спектроскопия поглощения):
Рентгеновская спектроскопия поглощения включает измерение пропускания рентгеновских лучей в зависимости от увеличения небольшими шагами энергии пучка при энергиях близких к краю поглощения (энергия связи) интересующего элемента, такого как Fe. Такие измерения дают критически важное представление о химических состояниях, таких как состояния окисления, электронной структуре, длинах связей и геометрии электронов, окружающих атом.
XAS имеет два режима:
- Поглощение рентгеновских лучей вблизи области краевой структуры (XANES/NEXAFS): включает в себя энергии, наиболее близкие к краю поглощения (приблизительно 100 эВ вокруг края), эта область демонстрирует острые резонансные пики и больше связана с локальным атомным состоянием (таким как химическое состояние).
- Протяженная тонкая структура рентгеновского спектра поглощения (EXAFS) — это особенности, которые появляются после области XANES вплоть до 1000 эВ или больше, чем край поглощения. Эти особенности проявляются в виде слабых колебаний в измеряемом сигнале и вызваны многократным рассеянием испущенного электрона окружающими атомами. Данные из этой области могут быть использованы для получения информации о соседних атомах, включая длины связей и химическое координационное окружение.
Возможности системы SIGRAY QuantumLeap можно увидеть на рисунке справа (для увеличения щелкните по рисунку), где представлены графики для химических состояний Fe. Данные получены с суб-эВ разрешением по энергии. Результаты соответствуют тем, что можно получить на синхротроне.
Запатентованные инновации в QuantumLeap.
Производительность, сопоставимая с синхротронной, обеспечивается ключевыми запатентованными инновациями SIGRAY в области сбора данных, в новой высокоэффективной рентгеновской оптике и в высокоинтенсивном рентгеновском источнике с несколькими мишенями.