物理過程：電子躍遷與散射干涉

　　當X射線能量達到原子內層電子（如K、L層）的電離能時，電子被激發為光電子，形成吸收邊的突躍。光電子以波函數形式向外傳播，若遇到近鄰原子會發生彈性散射（背散射），散射波與出射波在吸收原子處干涉，導致吸收系數隨能量周期性振蕩。這一過程可通過朗伯-比爾定律定量描述：吸收系數μ(E)與樣品厚度d、入射強度I?和透射強度I的關系為I=I0⋅e−μ(E)d。

　　能量分區：XANES與EXAFS的協同解析

　　X射線吸收近邊結構（XANES）

　　聚焦吸收邊10eV至邊后50eV的強振蕩區域，反映光電子與近鄰原子的多重散射效應。其譜圖特征（如邊前峰、肩峰）直接關聯吸收原子的電子態密度分布，例如通過吸收邊位置偏移可定量分析元素價態變化（如Fe²?與Fe³?的區分），邊前峰的存在則揭示未占據分子軌道信息。

　　擴展X射線吸收精細結構（EXAFS）

　　覆蓋吸收邊后50-1000eV的弱振蕩區域，源于光電子的單次散射效應。通過傅里葉變換將振蕩信號轉換為徑向分布函數，可精確獲取配位原子鍵長（精度達0.01Å）、配位數及無序度等信息。例如，在鋰離子電池材料研究中，EXAFS可揭示過渡金屬（如Ni、Co）在充放電過程中的配位環境演變。

　　實驗方法：多模式適配與原位表征

　　透射模式

　　適用于高濃度樣品（如粉末、薄膜），通過測量入射與透射X射線強度比計算吸收系數。需控制樣品厚度以避免自吸收效應，常用于晶體、非晶態及液態樣品的靜態分析。

　　熒光模式

　　利用目標原子受激后發射的熒光信號強度反推吸收量，適用于低濃度或單原子體系（如催化劑表面活性位點）。例如，在燃料電池Pt催化劑研究中，熒光模式可精準定位表面Pt原子的配位狀態。

　　原位/operando技術

　　結合高壓、高低溫或電化學環境，實時追蹤材料在反應過程中的結構動態。例如，在電催化CO?還原研究中，原位XAS可揭示催化劑活性位點的價態變化與配位重構機制。

　　技術優勢與典型應用

　　XAS對樣品形態無嚴格要求（粉末、液體、氣體均可），且不破壞樣品，在材料科學、能源存儲、環境監測等領域應用廣泛。例如，在稀土摻雜半導體材料研究中，XAS可同時解析局域結構畸變與電子態分布；在生物醫學領域，XAS可表征金屬蛋白（如血紅素）中金屬離子的配位環境，為藥物設計提供結構依據。

　　通過XANES與EXAFS的協同解析，結合透射、熒光及原位實驗模式，XAS已成為揭示材料原子尺度結構-性能關系的關鍵工具，推動著從基礎研究到工業應用的跨越式發展。