Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Przemysł

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Kontakt dla przemysłu

Piotr Ciochoń
tel. stacjonarny: 12 664 41 11
e-mail: industry.solaris@uj.edu.pl

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Absorpcja promieniowania rentgenowskiego (X-ray absorption spectroscopy: XAS)

Metoda ta jest oparta o absorpcję fotonów promieniowania rentgenowskiego przez badane materiały. Gdy energia promieniowania wzbudzającego zbliża się do energii wzbudzenia elektronów danego rodzaju atomów, następuje gwałtowny wzrost współczynnika absorpcji. Energia, przy której to następuje (krawędź absorpcji) jest charakterystyczna dla danego pierwiastka oraz danej powłoki elektronowej i umożliwia identyfikację składu chemicznego złożonych związków. Dzięki możliwości bardzo precyzyjnej zmiany energii promieniowania synchrotronowego, możliwa jest również obserwacja niewielkich zmian współczynnika w okolicy krawędzi absorpcji, co umożliwia badanie lokalnego otoczenia geometrycznego (odległość od najbliższych sąsiadów oraz ich ilość) oraz właściwości chemicznych (stopień utlenienia) atomów danego pierwiastka.

W zależności od wybranego sposobu detekcji, możliwe jest zebranie sygnału wyłącznie z warstwy powierzchniowej próbki, o grubości do kilku nanometrów (pomiar całkowitego prądu próbki: total electron yield) lub zebranie sygnału z objętości próbki (do kilkuset nanometrów dla miękkiego promieniowania rentgenowskiego lub kilkuset mikrometrów dla twardego promieniowania rentgenowskiego; pomiar fluorescencji lub tryb transmisyjny). Możliwe jest śledzenie zmian sygnału w czasie.

Metoda XAS jest wykorzystywana m. in. w następujących obszarach:

  • kataliza (lokalna struktura centrów aktywnych, przebieg reakcji chemicznych i ich optymalizacja, starzenie i regeneracja katalizatorów)
  • powłoki i cienkie warstwy (reakcje zachodzące w powłokach antykorozyjnych, badanie nanoszenia i starzenia powłok)
  • inżynieria środowiska (badanie procesów dezaktywacji substancji toksycznych, np. popiołu lotnego, oznaczanie metali ciężkich w glebie, zastosowanie biomasy do pochłaniania metali ciężkich lub wartościowych)
  • biomateriały (lokalna struktura oraz interakcje biomateriałów, struktura i właściwości biopolimerów, hydrożeli, procesy biosorpcji)
  • farmaceutyki (badanie biodostępności, interakcje leków z otoczeniem, monitorowanie akumulacji leków w tkankach pacjentów, struktura substancji aktywnych).

Metoda XAS jest dostępna stanowiskach badawczych: XAS, Phelix, SOLABS (od drugiej połowy 2021 r.). W poniższej tabeli przedstawione są podstawowe parametry i ograniczenia na stanowiskach badawczych.

Stanowisko badawcze

Rodzaj próbek

Zakres energii fotonów

XAS

Ciała stałe, kompatybilne z warunkami ultrawysokiej próżni

150 – 2000 eV

Phelix

Ciała stałe, kompatybilne z warunkami ultrawysokiej próżni

30 – 1500 eV

SOLABS

Brak wymagań: możliwe badania ciał stałych, cieczy, gazów w ciśnieniu atmosferycznym, również w atmosferze reakcyjnej

1 – 15 keV

 

Na stanowisku badawczym XAS możliwe jest obrazowanie próbek z czułością chemiczną, z rozdzielczością przestrzenną ok. 0,3 mm. Próbki mogą być badane w temperaturze od -250°C do +400ºC.