【材料分析】

X光能譜

同步輻射光源

同步輻射，可提供一連續波段的電磁波，其中包含了有紅外光、可見光、紫外光與X光等。其主要是由快速移動的電子與磁場產生交互作用時，放射出的電磁波。當移動的電子通過一外加磁場時，電子會受一垂直於移動方向之外力，因此電子被此外力所加速偏移，會輻射出電磁能量，此現象被稱為magnetic bremsstrahlung或同步輻射。同步輻射光源所發出來的電磁波能具有強度大、波長連續 、準直性佳、低散度 、光束截面積小、具有時間脈波性與偏振性等優點。因此近幾年來，對於基礎以及應用科學方面的研究上，已成為重要的研究設施，不論在物理、生物、化學、材料、醫藥科學和地質學等各個領域都能有效的提供相關研究契機。相關資料可查詢台灣國家同步輻射研究中心網站 。 本實驗室，也運用同步輻射光源，結合一系列光譜分析來進行相關材料等的分析 。

X光光譜

無論在物理、化學、生物和材料結構特徵解析上，X光光譜學是一項重要的分析工具，例如X-ray螢光被廣泛地被應用在材料結構與元素的定量與定性分析，如X光繞射(XRD)分析技術。而X光光電子能譜(XPS)與X光吸收光譜(XAS)可以進一步的提供材料中原子的電子結構狀態，即其電子軌域之佔據與非佔據的分析。X光磁圓偏振二向性(XMCD)，則是X光光電子能譜與X光吸收光譜的延伸技術，即固態材料，在一 (弱)磁場與場晶格的交互作用，特別是3d過渡金屬與4f稀土元素。這些都可藉由同步輻射高強度與連續可調的X光的優勢，配合著相關光譜技術所提供的特殊訊號，即可分析描繪出相關材料之物性。

X光光電子能譜(XPS)

X光光電子能譜，是一項表面化學和物理分析不可或缺的技術。以軟X光(200-2000 eV)照射在材料上時，偵測其動能與被激發出材料表面(1-10 nm)的電子數，所收集到的到光譜訊號。並透過進一步分析，可解析出材料中元素之內層電子結構以及相關訊息。此量測需要超高真空(UHV)的環境(避免所激發出的光電子被氣體分子撞擊擾動所影響)。

X-ray吸收光譜(XAS)

X光吸收光譜，亦即靠近原子核的電子(內層電子)由於吸收了X光的光子，被激發到高於費米能階上的空價態上。當光子的能量正好足以激發電子，此時的吸收便會急劇增加，即為吸收邊緣，透過吸收邊緣鄰近結構(XANES)，可分析出電子外層空軌域結構狀態。而當光子能量足以激發電子到連續態上時，會隨能量、強度和偏振方向改變其與周圍原子共振形態解析，可被有效用來決定原子結構的結晶性與鍵長等重要訊息。

X光磁圓偏振二項性(XMCD)

目前有許多儀器可以測量材料的磁性特性，大多數只對整個系統磁性分析，無法分辨各元素對整個系統的磁性供獻。此項技術，不論是在合金、多層膜或者塊材，甚至於材料中微量元素，皆可分析其軌道和自旋磁角動量之關係。X光磁圓偏振二項性(XMCD)的技術突破性的結合了X光譜分析技術，已達到如同奈米磁性結構需要極為靈敏的一項技術。此項技術透過光學量測對於磁性材料，其能有效的分析出材料中基態的電子、磁性性質。其對於磁性元素辨析，與透過進一步的計算，可解析出自旋、軌道磁角動量與其非均向性等關係。