Absorption length/ Edge jump
Absorption length/ Edge jump
Absorption length หมายถึง ความหนาที่ทำให้แสงที่ผ่านสารตัวอย่าง (I1) ลดลงเป็น 1/e ของแสงก่อนถึงตัวอย่าง (I0) ค่า transmission จากความหนาเป็นจำนวนเท่าของ absorption length แสดงในตารางที่ 1
ตารางที่ 1 แสดงค่า transmission ของสารตัวอย่างตามความหนาที่เป็นจำนวนเท่าของ absorption length
| ความหนา (Absorption length, cm) | ค่า I1 | % transmission, (I1/I0)*100 |
|---|---|---|
| 0.5 | I0/e1/2 | 61 |
| 1 | I0/e1 | 37 |
| 2 | I0/e2 | 14 |
| 3 | I0/e3 | 5 |
Edge jump เป็นค่าที่ดูได้จาก XANES spectrum ที่วัดได้ โดยคิดจากความสูงของ post-edge เทียบกับ pre-edgeดังแสดงในรูปที่ 1
ค่า Absorption length และ Edge jump ที่เหมาะสม
ในการเตรียมตัวอย่างให้เหมาะสมกับการวัดใน transmission mode สารตัวอย่างจะต้องมีความหนาที่เหมาะสม และมีสองตัวแปรที่สำคัญคือ Absorption length และ Edge jump จากตารางที่ 1 จะเห็นว่าความหนามีผลต่อ transmission ของ x-ray ที่จะมาเข้า detector โดยทั่วไปถ้าสารตัวอย่างบางเกินไป transmission มาก แต่ absorption ไม่มาก ซึ่งทำให้ feature ของ absorption spectrum ไม่ชัดเจน และ electronic noise หรือ systematic noise
ซึ่งปกติมีค่าไม่มากนักเมื่อเทียบกับสัญญานจากสารตัวอย่าง กลายเป็นมีผลต่อ spectrum ของสารตัวอย่างชัดเจนขึ้น ในทางกลับกันถ้าสารตัวอย่างหนาเกินไป transmission น้อย สถิติของ การวัดก็จะไม่ดี ทำให้ผลของ shot noise เห็นใน spectrum ชัดเจนขึ้นและ feature ของ absorption spectrum ก็อาจจะ distort ไปเนื่องจาก photon ที่ไม่เกี่ยวข้องกับ absorption เช่น จาก scattering ในทางปฏิบัติพบว่า feature ของ absorption spectrum จะมีความชัดเจนเมื่อความหนาของสารตัวอย่างมีค่าประมาณ 1 absorption length และไม่ควรมีค่านอกช่วง 0.8 - 2 absorption length ถ้าไม่สามารถเตรียมสารตัวอย่างให้อยู่ในช่วงนี้ได้ ควรพิจารณาเปลี่ยนเป็นการวัดใน fluoresence mode หรือควรระวังเรื่อง noise ในการแปลผลข้อมูล ตัวอย่างผลของ noise ที่มาจากความหนาของสารตัวอย่างแสดงในรูปที่ 2
ค่า absorption length นั้นสามารถคำนวณได้เมื่อทราบ mass absorption coefficient และความหนาแน่นของสารตัวอย่าง และสามารถใช้โปรแกรมเช่น XAFSmass หรือ Hephaestus ในการคำนวณได้ ส่วนในกรณีที่ไม่ทราบค่าความหนาแน่น อาจจะสามารถประมาณความหนาได้คร่าว ๆ จากค่า transmission โดยการอ่านสัญญาณที่ I1 ในขณะที่มี และไม่มีสารตัวอย่าง ค่า edge jump ก็เป็นอีกตัวแปรที่สามารถนำมาตัดสินว่าความหนาของสารตัวอย่างที่เตรียมมีความเหมาะสมหรือยัง
โดยถ้า edge jump มีค่าน้อย แสดงว่า feature ของ absorption spectrum ไม่ชัดเจน และ S/N ก็จะแย่ไปด้วย ส่วนในกรณีที่ edge jump มีค่ามาก ต้องพิจารณาว่ามากแล้วทำให้ feature ของ absorption spectrum ชัดเจนหรือไม่ หรือแค่มีสัญญาณที่ไม่ต้องการยก baseline ของ spectrum ให้สูงขึ้นเท่านั้น ในทางทฤษฎี edge jump ควรมีค่าประมาณ 1 แต่ในทางปฏิบัติพบว่า ถ้า edge jump มีค่าอยู่ในช่วง 0.1 ถึง 2 สัญญาณที่ได้ก็ยังดีกว่าการวัดใน fluoresence mode ทั้งในเรื่องของ noise และ distortion ของ absorption spectrum
ในการเตรียมสารตัวอย่างจะต้องคำนึงถึงทั้งค่า Absorption length และ Edge jump โดยให้พิจารณาที่ความหนาใน term ของ absorption length ก่อน โดยถ้าสามารถเตรียมสารตัวอย่างให้อยู่ในช่วงความหนาที่เหมาะสมได้ ก็ค่อยดูว่าในช่วงความหนานี้ความหนาใดจะให้ค่า edge jump ที่ดีด้วย
การคำนวณ Absorption length โดยใช้ XAFS mass
**สามารถดาวน์โหลดโปรแกรม และอ่านคู่มือการใช้งานเพิ่มเติมได้จาก website ของผู้เขียนโปรแกรมที่ http://xafsmass.readthedocs.io/
การคำนวณ Absorption length ด้วยโปรแกรม XAFSmass มีขั้นตอนดังนี้
1. เมื่อเปิดโปรแกรม XAFSmass จะเห็นหน้าต่าง ดังแสดงในรูปที่ 3 (ซ้าย)
2. เลือกชนิดของตัวอย่าง รูปที่ 3 (ขวา)
