X-Işını absorpsiyon
ince yapı (XAFS), X-ışını absorpsiyon spektrumlarında gözlenen
salınımlardır; genellikle, XAFS-spektroskopisini tanımlar.
Modern anlamda, XAFS terimi, fotoelektrik etkinin
(fotoelektrik etkide foton absorbsiyonuyla atom bir elektron çıkararak
iyonlaşır) neden olduğu absorpsiyon limitine (absorpsiyon kenarı-absorption-süreksizliği) yakın birkaç X-ışını
absorpsiyon aralığını kapsar:
·
XANES bölgesi, bazan NEXAFS (yakın kenar
X-ışınları absorpsiyon ince yapı) olarak da adlandırılır; enerji aralığı, uyarma
eşiği enerjisine (absorpsiyon kenarı) göre ± (30-50) eV kadar sınırlıdır
·
EXAFS bölgesi
(extended X-ışını absorpsiuyon ince yapı), absorpsiyon kenarının üzerinde ve
uyarma eşiğine göre yaklaşık 30 eV ile ~1500-2000 eV aralığında yer alır
Geleneksel olarak spektrumun bu tür bölgelere bölünmesi,
farklı fiziksel yaklaşımlar kullanarak bunları tanımlamaya ihtiyaç
duyulmasındandır.
Maddenin X-ışını absorbsiyonu, X-ışını fotonlarının, bir
atomun iç kabuklarındaki elektronlarla olan etkileşimiyle ilgilidir. Böyle bir etkileşimin
sonucu olarak, elektronlar atomlardan atılır; bu da foton enerjisi elektron-çekirdek
bağının enerjisini (uyarma-eksitasyon eşiği) aştığında, X-ışını absorpsiyonunda
keskin bir artışa neden olur. Uyarma eşiği, uyarma eşiği konumu tarafından
kimyasal bir elementi benzersiz şekilde tanımlayan her kimyasal element için
karakteristik bir değerdir.
XAFS veya XAFS-spektroskopisi, hem ilk hem de daha uzak
koordinasyon alanlarında, incelenen atoma göre komşu atomların niteliği, sayısı
ve konumu hakkında bilgi sağlar. Bu bakımdan XAFS-spektroskopisi, X-ışını difraksiyon
analizi ile birlikte yapısal analiz için de kullanılır. Aynı zamanda, herhangi
bir agregat halindeki maddenin ve karmaşık kimyasal maddelerin analizi gibi,
ekstra avantajlara da sahiptir; örneğin, atom konsantrasyonunun çok düşük
olduğu durumların (alaşımlardaki safsızlıklar, katalizörler, enzimlerde aktif
siteler, çevre kirliliği) ve kimyasal reaksiyonlar sırasındaki
transformasyonların incelenmesi gibi.
XAFS-spektroskopisinin evrimi, sinkrotron radyasyon
kaynaklarının ortaya çıkmasına dayanır. XAFS spektrumları, 1-100 keV'luk
X-ışını enerjisi aralığında ölçüldüğünden sinkrotron radyasyon kaynakları
olmadan, XAFS-spektroskopisi deneysel uygulamalar problem olur.
(Bak. Sinkrotron
Radyasyon)
(а) XAFS spektrumunda ani absorbsiyon artması (uyarma eşiği ~ 9000
eV), (b) XAFS spektrumunun XANES ve EXAFS'e bölünmesi (yatay eksen, uyarma eşiğine
göre X-ışını radyasyon enerjisini gösterir)
