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X射線吸收譜（XAS）通過測量物質對X射線的吸收特性，揭示原子局域電子態(tài)及幾何結構信息，其核心由擴展X射線吸收精細結構（EXAFS）和X射線吸收近邊結構（XANES）兩部分組成，二者的物理機制均源于X射線激發(fā)內(nèi)層電子后光電子波與近鄰原子的散射干涉效應，但能量范圍與散射路徑的差異導致其反映的結構信息各有側重。
EXAFS的物理機制
EXAFS觀測吸收邊高能側30-1000eV范圍的振蕩信號，其根源是光電子的單次散射效應。當X射線能量超過內(nèi)層電子電離能時，原子吸收光子并激發(fā)內(nèi)層電子為光電子，光電子以波函數(shù)形式向外傳播。若傳播過程中遇到近鄰原子，會發(fā)生彈性散射（背散射），散射波與出射波在吸收原子處發(fā)生干涉。由于光電子波長隨能量變化，干涉效應導致吸收系數(shù)呈現(xiàn)周期性振蕩。通過傅里葉變換可將振蕩信號轉換為徑向分布函數(shù)，直接獲取吸收原子周圍配位原子的鍵長（精度達0.01Å）、配位數(shù)及無序度等信息。EXAFS對短程有序結構敏感，適用于晶體、非晶態(tài)及液態(tài)樣品的分析。
XANES的物理機制
XANES聚焦吸收邊eV至邊后約50eV的精細結構，其形成機制為光電子與近鄰原子的多重散射效應。低能光電子（動能<50eV）在傳播過程中會經(jīng)歷多次散射，形成復雜的波函數(shù)疊加。這種多重散射對吸收原子周圍的局域配位環(huán)境（如原子種類、幾何排列）高度敏感，導致吸收系數(shù)在近邊區(qū)域呈現(xiàn)分立峰、肩峰等特征。XANES譜圖特征直接反映吸收原子的電子態(tài)密度分布，例如通過吸收邊位置偏移量可定量分析元素價態(tài)變化，而邊前峰的存在則揭示了未占據(jù)分子軌道的信息。與EXAFS不同，XANES更適用于研究短程有序或無序體系，如催化劑表面活性位點、生物大分子金屬輔基等。
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