<div dir="auto">This is such a fantastic answer! Thank you for sharing your expertise.</div><br><div class="gmail_quote"><div dir="ltr" class="gmail_attr">On Sun, Feb 9, 2020, 9:50 AM Matt Newville <<a href="mailto:newville@cars.uchicago.edu">newville@cars.uchicago.edu</a>> wrote:<br></div><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex"><div dir="ltr"><div dir="auto">Hi Christian,<br><br><div class="gmail_quote"><div dir="ltr" class="gmail_attr">On Thu, Feb 6, 2020, 8:40 PM Christian Wittee Lopes <<a href="mailto:chriswittee@gmail.com" target="_blank" rel="noreferrer">chriswittee@gmail.com</a>> wrote:<br></div><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex"><div dir="ltr">Dear all,<div><br></div><div>Recently I was questioned about the EXAFS detection limit when describing different metal species in a bimetallic sample.</div><div><br></div><div>By checking Pd and Cu K-edges, for example, I found Pd metal nanoparticles and CuO clusters, respectively. But additional techniques tell me I can have copper atoms in intimate contact with the Pd nanoparticles. What would be the minimum amount of these "single atoms" needed to be detected by EXAFS? is there a detection limit or it depends on several parameters?</div></div></blockquote><div><br></div><div><span style="font-family:arial,helvetica,sans-serif"><span class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">As Chris Chantler says, there are a lot of things that can influence this, so there really isn't one simple answer.  Also, as Chris says, advances in analytic methods have been (mostly) been improving the situation. </span></span><br></div><div><br></div><div><span class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">At my beamline, we</span> <span class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">often </span>get asked question<span class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">s about detection limits</span><span class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">.   We're typically working in a different context than nanoparticles/catalysts, but I think the basic ideas are about the same. </span><br></div><div><span class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif"><br></span></div><div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">A good starting rule-of-thumb for absolute detection limits is 1 ppm by atomic weight.  You might be able to do better sometimes, but there are situations where XANES at 10 ppm is very hard.   For sure, a matrix of light elements is much better than a matrix of heavy elements.</div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif"><br></div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">For very dilute samples, one will be using fluorescence XAFS measurements with a solid-state detector or know very well why you are doing something different.  These solid-state detectors and electronics are fundamentally limited to have energy resolutions of ~120 eV (often 250 eV) and maximum total count rates of 5 MHz (often 0.5 MHz).   Many beamlines use "a handful" (2 to 16) parallel detectors, and some have up to 100 (but often with each having a lower individual maximum count rate, and perhaps less-than-ideal energy resolution).  </div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">With a count rate of a few MHz total and a sample with 1ppm of "element of interest", the elastic and Compton scattering and/or fluorescence from other elements will dominate that total count rate and the energy resolution will give non-zero background in the fluorescence spectrum.  That means that even seeing a peak from 1 ppm of an element in an X-ray fluorescence spectrum with a solid-state detector is challenging.  Not impossible, but definitely not routine. <br></div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif"><br></div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">For sure, adding more detectors or counting for a long time can help.  But those are linear in time and the number of detectors (and no beamline has 1000 parallel detectors).  Low Z matrices like water, biological material, carbon-rich materials are easier.  Samples with nearby or overlapping fluorescence lines are much harder.   That is 10 ppm Zn in water: yes, 1 ppm Zn in water: maybe, 10 ppm Zn in CaCO3: maybe, 100 ppm Zn in Cu metal: no.   For sure, XANES at 1ppm is sometimes possible. Getting interpretable XAFS would take a lot longer, perhaps days of counting.</div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif"><br></div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">Using filters and/or Bent Laue Analyzers in front of a solid-state (or integrating) detector can sometimes help to eliminate the unwanted scatter signals before they get to the solid-state detector.  Using crystal analyzers ("wavelength" vs "energy" dispersive fluorescence) can help - they have lower backgrounds and are not limited by the total scatter - but the solid angle for these tend to be small.   Using crystal analyzer arrays are probably really needed to get the best detection limits.  A few beamlines do regularly do HERFD analysis with arrays of crystal analyzers, and many of the rest of us are trying to catch up.  Still, I believe that "1 ppm" is around the state of the art, if not "heroic". </div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif"><br></div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">All of that is for the detection limit of an atomic species.  If you are asking about detecting Cu in/on/with Pd nanoparticles with CuO also present, the answer is far worse.  Cu XAS measurements will be an average of all Cu atoms in the illuminated volume -- you cannot avoid the CuO.  Seeing that 1% of the Cu atoms are bound to Pd and not to oxygen would be very challenging.</div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif"><br></div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">Hope that helps,</div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif">--Matt</div></div><div class="gmail_default" style="font-family:arial,helvetica,sans-serif"><br></div></div></div>
</div>
_______________________________________________<br>
Ifeffit mailing list<br>
<a href="mailto:Ifeffit@millenia.cars.aps.anl.gov" target="_blank" rel="noreferrer">Ifeffit@millenia.cars.aps.anl.gov</a><br>
<a href="http://millenia.cars.aps.anl.gov/mailman/listinfo/ifeffit" rel="noreferrer noreferrer" target="_blank">http://millenia.cars.aps.anl.gov/mailman/listinfo/ifeffit</a><br>
Unsubscribe: <a href="http://millenia.cars.aps.anl.gov/mailman/options/ifeffit" rel="noreferrer noreferrer" target="_blank">http://millenia.cars.aps.anl.gov/mailman/options/ifeffit</a><br>
</blockquote></div>