由于上述这些显著优点,同步辐射应用已成为生物大分子晶体学 发展历程中一个重要里程碑。 如果说X射线衍射(XRD)反映晶体中长程有序的原子结构,那末 X射线吸收光谱(XAS)则反映凝聚态物质中原子之间的短程相互作用 人们很早就注意到Ⅹ射线吸收谱中存在振荡,称为ⅪAS精细结构,这 是由于原子中内层电子吸收X光子后,被激发出的光电子会受到邻近 原子散射,测量到的吸收谱将取决于这些光电子波函数之间的干涉以 及邻近原子对它的散射。同步辐射加速器产生的高强度、具有连续谱 的Ⅹ射线使XAS中的振荡结构有可能成为研究物质结构的常规方法。 Ⅹ射线吸收谱中的振荡结构可分成两个区域,在吸收边以上约50电 子伏之内的称为X射线吸收近边结构( XANES);而在50-100电子伏 范围的较高能量区域的吸收谱结构称作广延Ⅹ射线吸收精细结构 ( EXAFS)。两者间的区别在于后者由单次散射过程引起,而前者则起 源于多次散射过程。虽然两者可一起被记录,但其分析方法迥然不同 依据 EXAFS的分析得到的是邻近原子的距离、配位数以及化学类型等 信息,而 XANES则给出关于原子周围环境对称性的信息,例如在某吸 收原子周围局域的原子簇中各原子的几何配置情况,这对化学和生物 学研究特别有用。由于研究对象可以是气态、液态和固态、包括晶态、 准晶态和非晶态, EXAFS和 XANES已成为研究具有复杂原子结构的凝 聚态物质局域结构不可缺少的工具 XAFS技术在实际应用中得到不断完善和提高。最初测量XAFS时, 记录一幅光谱需要1个小时左右。若要测量其随时间的变化,几乎不 可能。经过一系列巧妙设计,R. Frahm实现了快速扫描 EXAFS技术, 称之为 QEXAFS,测量时间缩短到300秒,甚至30秒。目前, 幅全谱的记录时间已缩短到秒以下,使局域结构变化的动态记录成为 可能,是实验技术上的重大突破。然而,结构变化的动态过程难免会 同时涉及结构的长程有序和短程有序。例如晶体表面的熔化涉及到晶 态向非晶态的转化,而退火过程则相反,涉及非晶态向晶态的转化。 因此,物质的长程有序和短程有序可能同时存在,而它们分别是用两 种不同的实验方法来研究的:XRD主要揭示物质的长程有序结构 EXAFS则对原子周围的局部环境敏感。两者可以互补,于是新的实验 技术 EXAFS/XRD应运而生。它可以同时记录样品的长程有序和短程 有序结构,使人们得到关于复杂物质结构的更完整信息°。为了对 样品结构变化进行时间分辨研究,在 EXAFS/XRD技术的基础上又发 展了 QEXAFS′ⅫRD技术。即在所需研究的能量范围,利用 QEXAFS技 术进行快速连续扫描,同时采用位置灵敏探测器记录ⅫRD信号,并使 记录时间尽可能缩短,以提高时间分辨率η。正是 EXAFS/XRD或 QEXAFS/XRD两类实验技术的巧妙结合,使人们对晶体结构的研究达5 由于上述这些显著优点，同步辐射应用已成为生物大分子晶体学 发展历程中一个重要里程碑。 如果说 X 射线衍射(XRD)反映晶体中长程有序的原子结构，那末 X 射线吸收光谱(XAS)则反映凝聚态物质中原子之间的短程相互作用。 人们很早就注意到 X 射线吸收谱中存在振荡，称为 XAS 精细结构，这 是由于原子中内层电子吸收 X 光子后，被激发出的光电子会受到邻近 原子散射，测量到的吸收谱将取决于这些光电子波函数之间的干涉以 及邻近原子对它的散射。同步辐射加速器产生的高强度、具有连续谱 的 X 射线使 XAS 中的振荡结构有可能成为研究物质结构的常规方法。 X 射线吸收谱中的振荡结构可分成两个区域，在吸收边以上约 50 电 子伏之内的称为 X 射线吸收近边结构（XANES）；而在 50-100 电子伏 范围的较高能量区域的吸收谱结构称作广延 X 射线吸收精细结构 （EXAFS）。两者间的区别在于后者由单次散射过程引起，而前者则起 源于多次散射过程。虽然两者可一起被记录，但其分析方法迥然不同。 依据 EXAFS 的分析得到的是邻近原子的距离、配位数以及化学类型等 信息，而 XANES 则给出关于原子周围环境对称性的信息，例如在某吸 收原子周围局域的原子簇中各原子的几何配置情况，这对化学和生物 学研究特别有用。由于研究对象可以是气态、液态和固态、包括晶态、 准晶态和非晶态，EXAFS 和 XANES 已成为研究具有复杂原子结构的凝 聚态物质局域结构不可缺少的工具。 XAFS 技术在实际应用中得到不断完善和提高。最初测量XAFS 时， 记录一幅光谱需要 1 个小时左右。若要测量其随时间的变化，几乎不 可能。经过一系列巧妙设计，R.Frahm 实现了快速扫描 EXAFS 技术， 称之为 QEXAFS，测量时间缩短到 300 秒，甚至 30 秒[4，5]。目前，一 幅全谱的记录时间已缩短到秒以下，使局域结构变化的动态记录成为 可能，是实验技术上的重大突破。然而，结构变化的动态过程难免会 同时涉及结构的长程有序和短程有序。例如晶体表面的熔化涉及到晶 态向非晶态的转化，而退火过程则相反，涉及非晶态向晶态的转化。 因此，物质的长程有序和短程有序可能同时存在，而它们分别是用两 种不同的实验方法来研究的：XRD 主要揭示物质的长程有序结构， EXAFS 则对原子周围的局部环境敏感。两者可以互补，于是新的实验 技术 EXAFS/ XRD 应运而生。它可以同时记录样品的长程有序和短程 有序结构，使人们得到关于复杂物质结构的更完整信息[6，7]。为了对 样品结构变化进行时间分辨研究，在 EXAFS/ XRD 技术的基础上又发 展了 QEXAFS/ XRD 技术。即在所需研究的能量范围，利用 QEXAFS 技 术进行快速连续扫描，同时采用位置灵敏探测器记录 XRD 信号，并使 记录时间尽可能缩短，以提高时间分辨率[7]。正是 EXAFS/ XRD 或 QEXAFS/ XRD 两类实验技术的巧妙结合，使人们对晶体结构的研究达