高能分辨率荧光检测 X 射线吸收光谱：环境生物地球化学科学中强大的新型结构工具,Journal of Environmental Quality

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高能分辨率荧光检测 X 射线吸收光谱：环境生物地球化学科学中强大的新型结构工具
Journal of Environmental Quality ( IF 2.2 ) Pub Date : 2017-11-01 , DOI: 10.2134/jeq2017.01.0023
Olivier Proux ₁ , Eric Lahera ₁ , William Del Net ₁ , Isabelle Kieffer ₁ , Mauro Rovezzi ₁ , Denis Testemale ₂ , Mohammed Irar ₂ , Sara Thomas _{2,

3,

4} , Antonio Aguilar-Tapia ₂ , Elena F. Bazarkina _{2,

5} , Alain Prat ₂ , Marie Tella ₆ , Mélanie Auffan ₇ , Jérôme Rose ₇ , Jean-Louis Hazemann ₂

Affiliation

通过 X 射线吸收光谱 (XAS) 研究高度稀释元素的形态极具挑战性，尤其是在环境生物地球化学科学中。在这里，我们提出了一种创新的同步加速器光谱技术：高能分辨率荧光检测 XAS (HERFD-XAS)。通过这种方法，使用具有约 1 eV 能量分辨率的晶体分析仪光谱仪在荧光模式下测量 XAS 信号有助于克服通常可以用固态检测器测量的样品浓度限制。我们从仪器和光谱的角度简要描述了该方法，并强调了能量分辨率对 XAS 测量的影响。然后，我们通过两个例子说明了该技术在检测限方面的积极影响，这些例子涉及生态相关生物中的 Ce 和自然环境中的 Hg 物种。获得的 HERFD-X 射线吸收近边结构光谱的清晰和明显的特征使我们能够明确和更精确地确定探测元素的形态。这是一项重大的技术进步，对于使用 XAS 研究高度稀释的元素有很大的好处。它还为探索自然浓度水平的目标化学元素的物种形成开辟了新的可能性，这在环境和生物地球化学科学领域至关重要。获得的 HERFD-X 射线吸收近边结构光谱的清晰和明显的特征使我们能够明确和更精确地确定探测元素的形态。这是一项重大的技术进步，对于使用 XAS 研究高度稀释的元素有很大的好处。它还为探索自然浓度水平的目标化学元素的物种形成开辟了新的可能性，这在环境和生物地球化学科学领域至关重要。获得的 HERFD-X 射线吸收近边结构光谱的清晰和明显的特征使我们能够明确和更精确地确定探测元素的形态。这是一项重大的技术进步，对于使用 XAS 研究高度稀释的元素有很大的好处。它还为探索自然浓度水平的目标化学元素的物种形成开辟了新的可能性，这在环境和生物地球化学科学领域至关重要。

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High-Energy Resolution Fluorescence Detected X-Ray Absorption Spectroscopy: A Powerful New Structural Tool in Environmental Biogeochemistry Sciences

The study of the speciation of highly diluted elements by X-ray absorption spectroscopy (XAS) is extremely challenging, especially in environmental biogeochemistry sciences. Here we present an innovative synchrotron spectroscopy technique: high-energy resolution fluorescence detected XAS (HERFD-XAS). With this approach, measurement of the XAS signal in fluorescence mode using a crystal analyzer spectrometer with a ∼1-eV energy resolution helps to overcome restrictions on sample concentrations that can be typically measured with a solid-state detector. We briefly describe the method, from both an instrumental and spectroscopic point of view, and emphasize the effects of energy resolution on the XAS measurements. We then illustrate the positive impact of this technique in terms of detection limit with two examples dealing with Ce in ecologically relevant organisms and with Hg species in natural environments. The sharp and well-marked features of the HERFD-X-ray absorption near-edge structure spectra obtained enable us to determine unambiguously and with greater precision the speciation of the probed elements. This is a major technological advance, with strong benefits for the study of highly diluted elements using XAS. It also opens new possibilities to explore the speciation of a target chemical element at natural concentration levels, which is critical in the fields of environmental and biogeochemistry sciences.

更新日期：2017-11-01

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