I. 技術的原則
X線吸収分光計光電効果に基づいて動作し、入射光子エネルギーの関数として物質のX線吸収係数の変化を測定することで、試料中の特定の元素の局所的な原子構造と電子状態情報を明らかにします。X線エネルギーがコアレベル電子の結合エネルギーに達すると、これらの電子は非占有状態または連続状態に励起され、吸収係数が急激に変化して吸収端が形成されます。吸収端から約50 eV以内の微細構造はX線吸収端近傍構造(XANES)と呼ばれ、元素の価数、配位対称性、軌道混成に関する情報を提供します。吸収端より50~1000 eV上のエネルギー範囲の振動信号は拡張X線吸収微細構造(EXAFS)と呼ばれます。EXAFSはフーリエ変換によって、配位結合長、配位数、無秩序度などの構造パラメータを抽出できます。
II.現在の開発状況
近年では、X線吸収分光計技術は2つの大きなトレンドを示しています。第一に、シンクロトロン放射光源は、輝度が桁違いに向上し、エネルギー分解能がΔE/E ≤ 10⁻⁴に達する第4世代回折限界蓄積リングにアップグレードされています。第二に、卓上機器でブレークスルーが達成されています。例えば、20年にわたるシンクロトロンの小型化の成果であるeasy XAFSシリーズは、円周432メートルのリング加速器の機能を従来の実験室機器に集約し、国内のギャップを埋めています。2024年には、世界の卓上機器市場規模は1億1300万米ドルに達し、2031年には1億5200万米ドルに成長すると予想されており、年平均成長率(CAGR)は4.2%です。安徽創埔儀器や国創科学儀器などの国内企業は、省レベルの高品質工業製品カタログに掲載される製品を発売し、国産化のペースを大幅に加速させています。

III.応用分野
この技術は、材料科学、エネルギー、環境、生物医学など、多岐にわたる分野に浸透しています。触媒分野では、触媒活性中心における価数状態の変化をリアルタイムでモニタリングできます。電池材料の研究では、電極材料の充放電過程における構造変化を解明できます。環境モニタリングでは、土壌中の重金属の配位環境を分析します。生物医学分野では、金属タンパク質の構造決定や創薬設計に不可欠なデータを提供します。非破壊性、元素特異性、高感度(検出限界は0.5重量%と非常に低い)といった特長により、複雑なシステムの局所構造を調査するためのコアツールとなっています。





