MAGYAR FIZIKAI FOLYÓIRAT - A MTA III. OSZTÁLYÁNAK FIZIKAI KÖZLEMÉNYEI 29. KÖTET (1981)
29. kötet / 1. sz. - ZSOLDOS LEHEL: EXAFS: szerkezetvizsgálat a röntgen abszorpciós él kiterjedt finomszerkezete alapján
EXAFS: 3 réssel az elég távoli oszcilláló rész, a végállapot hullámszáma függvényében, izotróp esetben a következőképpen írható fel [1,2, 3]: kNoszf Pap (r) exP (— fy (k) exp (— 2a% 12) sin 2 1 kr + 1 5 (r) j ^, (1) p 0 \ / r ahol pap(r) az A típusú atom körül a ß típusú atomok radiális eloszlás függvénye op (úgy definiálva, hogy t p^(r)dr egyenlő legyen a ß típusú atomok számával a mincitában), tp(k) a ß atomokról visszaszórt hullám amplitúdója, az elektron szabad úthossza, ez a ß atomok termikus elmozdulásának négyzetes átlaga és öp(k) a ß atomról szórt hullám fázis eltolódása. Az összegzés a gerjesztett atom körüli különböző féle atomokra terjesztendő ki. Az exponenciális tényező a fotoelektron véges szabad úthossza és a hőmozgás miatt jelentkező lecsengést fejezi ki (az utóbbi azonos a diffrakciós vizsgálatokból jól ismert Debyen Waller tényezővel), a már említett oszcillációt pedig a szinuszos tényező hordozza. Ha a gerjesztett atom körül N ß atom van RB távolságra, az integrálás elvégezhető [2] és k/(k) exp ( — 2RB/Л) tp(к) exp ( — 2ег/с2) sin 2(kRB + e {к}). (2) ß RB Ez a látszólag bonyolult kifejezés valójában igen egyszerű és segítségével az EXAFS spektrumokból egyértelmű szerkezeti információkat kapunk. Ismeretlen pl. a diffrakciós adatok értékelésénél oly sok gondot okozó fázis probléma. Ha SB állandó lenne, az oszcilláció periódushossza közvetlenül adná RB-t (legalább is egyetlen környező atomfajta esetén). Valójában a ce fázisugrás k-val változik. Durva közelítésként ezt a^co+c^k alakúnak tekinthetjük és így a szinuszos tag frekvenciája (RB An^-gyel lesz arányos. Mivel többnyire dA 0, az EXAFS spektrumból közvetlenül adódó távolság a valódinál kisebb. Ennek kiküszöbölése legegyszerűbben úgy történhet, hogy ismert szerkezetű (pl. kristályos) mintán, amelyben a gerjesztett atom hasonló környezetben van, „hitelesítő mérést" végeznek. A fázisugrást Lee és Béni [4] próbálta számítással meghatározni. Mind az emittáló, mind a visszaszóró atom hozzájárul ehhez (öe-vel ill.5b-vel és öß+öe+öb) és általában feltételezik, hogy öß nem függ lényegesen a kémiai környezettől (2. ábra). A tapasztalat szerint ez a környezet csekély változása esetén igaz és vannak olyan esetek is, amikor a kémiai környezet gyökeres megváltozása sem eredményezett változást, de tudunk ellenpéldákról is. Hasonló a helyzet a tp amplitúdóval is, amely itt ugyanazt a szerepet tölti be, mint a diffrakciós szerkezetvizsgálatnál az atomszórási tényező. Itt azonban tB egyrészt nem monoton függvényeknak, másrészt pedig nem nő olyan erőteljesen a rendszám növelésével, mint (3. ábra) és a különböző atomok tp(k) görbéi nem is hasonlítanak egymáshoz. Ebből rögtön következik, hogy a gerjesztett atom környezetében esetleg meglevő nehéz atomok szerepe az EXAFS spektrumban nem domináló, és tp (к) rendszám — ill. к — függése lehetővé teszi az egyes atomfajták szerepének szétválasztását. t*