近边精细结构(ELNES)概念.pptxVIP

近边精细结构时金子结构（nlms）：主量子数（n）-内壳层激发-确定元素原子轨道自旋和角动量（lm）-杂化-价电子损失普或电离边包含精细结构-化学位移（芯能级束缚能增加）-确定价态,也可以反应原子周边的环境。电子自旋（s）-更精细，EELS不能分辨内壳层外壳层近边精细结构从固体样品记录的芯损失普具有明显的精细结构，在电离阈值上方50eV范围以内以峰或强度振荡的形式存在。这些结构中大多数反应被激发原子周围的原子的影响，需要用固体能态解释。单电子近似下根据量子力学Fermi-Golden法则：跃迁比率，反应单散射强度跃迁矩阵元，由原子物理决定，代表电离边总体形状末态密度，由被激发原子的化学和晶体环境决定态密度描述一些结论适用：1，跃迁只发生在空电子态。2，因为芯能态是高度局域化的，N(E)是被激发原子位置处的局域态密度。3，跃迁矩阵元项的强度有偶极选择定则l=±1决定，其中l=1的跃迁占主导。4，N(E)实际上是联合态密度，是终态密度的能量依赖关系和芯能级的卷积。偶极近似有效性积分为零本身为奇函数，若l为奇数则可以观察到跃迁细节可忽略实际情况rc是芯态半径类氢模型对K层电荷屏蔽如果入射电子能量100keV，k0qdΘ对于碳的K壳层激发，偶极条件成立，由于散射的中间角在10mrad左右，所以这一条件对于大多数跃迁都是满足的。Saldin和Yao（1990）认为偶极条件仅对激发阈能以上的能量范围εmax成立，但是当Z=3时，εmax≈33eV，而当Z=8时，εmax≈270eV。所以对于透射谱仪应用的入射能量，偶极近似适用于比Li元素重的ELNES，以及O元素或更重元素的EXELFS。对L23电离边原子计算给出，其中所以对于Si和100keV入射电子的情况， 。对Si的固态计算表明，12.5mrad的收集半角非偶极效应很小。但对于大的收集光阑，非偶极效应是存在的，2p-3p对于所有的M边，当入射能量高于10keV，并利用轴向收集光阑收集谱时，偶极近似成立。分子轨道理论局域带结构可以近似为激发原子和相邻原子的原子轨道（LCAO）的线性组合。例如对于石墨，有3个强σ键，一个π键，对应的反键轨道为 和，空态。此外，分子轨道概念在描述矿物的电离边精细结构时是很有用的。近边精细结构:过渡族金属氧化物近边精细结构:硼化物多重散射（XANES）理论类比于解释X射线近边结构的概念。将发射的芯电子的多重（复）弹性散射考虑进去。多次散射在近边区域是重要的，在该区域内，由于动能低的发射电子有更长的非弹性散射平均自由程，使得背散射在样品的较大体积内发生。计算结果是激发原子的局域环境的性质。将周围原子分成层，类似低能电子衍射理论中的连续原子层。MgO对于MgO，轻金属阳离子散射很弱，对精细结构没有贡献。右图中C为最近邻氧单次散射，B为次近邻氧单电子散射，A确信来源于最近邻氧原子的复散射。处理无序系统或复杂分子有优势。芯激子考虑内壳层空位对跃迁有影响，将N（E）概念推广到包括瞬时的束缚态，由激发的芯电子和芯空穴相互作用形成，称为芯激子。在绝缘体中，芯激子能级位于价带和导带间的能隙内，电离到扩展台可以在阈值下方产生一个或多个峰，这样的峰可以识别为激子峰，即使看不到激子峰，激子效应也将使电离阈能变尖锐，修正精细结构，或者使阈值移向低能损失处。在离子化合物中由于激子在阳离子处比在阴离子处束缚更强，使得各个电离边的近边精细结构产生更多不同。在金属情况芯空穴效应被屏蔽在短距离内，但是电子-空穴相互作用仍然可以调整电离边的形状：如果初台是类似s型，则电离边更圆；如果是p型，则电离边稍微便尖锐。近边精细结构：化学位移(离子键）近边精细结构：化学位移(共价键）多重态与晶体场分裂芯空穴具有角动量，可以和激发原子内任何半满壳层的纯角动量耦合。如果产生空穴的壳层是该半满壳层本身，则这种耦合最强。将自旋和轨道角动量考虑进去，产生精细结构。在第三周期元素M壳层激发中就有类似效应。在一个完整壳层中产生芯空穴可能分辨不出来分立的峰，但是它们间的耦合可以产生精细结构的附加展宽。虽然多重分裂是原子效应，但这种效应可以受到激发的原子的化学环境和晶体环境的调制。例如由于过渡金属原子周围氧离子的非球形静电场，其3d态在能量上发生分裂。X射线吸收谱也发现类似效应。近边精细结构:过渡族金属L23近边精细结构:氧化铜的L23广延能量损失精细结构（EXELFS）不考虑背散射振荡部分径向分布函数，Nj壳层j原子数背散射振幅衰减项，非弹性吸收热、零点和静态无序引起的展宽谢谢