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X光吸收光谱（X-ray absorption spectroscopy，缩写：XAS）是目前广泛应用于取得气态、分子、及凝体（例如，固体）中，目标原子之区域（原子尺度）结构资讯及电子状态的一种技术。
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X光吸收光谱可借由调变X光光子能量，于目标原子束缚电子之激发能量范围内进行扫瞄而得。通常需使用同步辐射设施以提供高强度并可调变波长之X光光束。
与X光吸收光谱相关的技术，有称之为X光吸收细微结构（X-ray Absorption Fine Structure, XAFS），或延伸X光吸收细微结构（Extended X-ray Absorption Fine Structure, EXAFS）。另外，X光吸收光谱区段在接近目标原子之壳层电子激发处，目标原子之壳层电子吸收光子，会有一陡直的上升，常称之为X光吸收近边缘结构（X-ray Absorption Near-Edge Structures，XANES）或X光吸收近边缘结构（Near-Edge X-ray Absorption Fine Structure，NEXAFS）。
由于X光穿透能力强，光谱各种目标原子的吸收区域重叠性也不高，在分子、材料科学、生物学、化学、地球科学、环境科学等各领域都有相当广泛的应用。其受测样品可以是粉末、液体和气态样品。依实验方法及实验站设计，可进行高、低压、高、低温、原位（in-situ）实验。
最常用且容易的方法，以台湾NSRRC同步辐射的X光吸收光谱实验站为例，X光光源经单光器选择光源能量后，引导至实验站，以一气体离子腔侦测入射光源强度I0，光束通过离子腔之后，打在样品，再由样品后的离子腔侦测穿过样品后光束剩馀强度It。在It离子腔后，可选择性加置一参考标准品及另一离子腔Ir，以做为能量校正。实验时，改变光源之单光器来扫描目标原子的能量范围，即可以求取各能量位置的吸收度。穿透法的限制在于样品的浓度，过浓会有自吸收的效应，太稀讯杂比不好也无法分析。
萤光法利用目标原子在吸收光源后跃迁回基态所放出的萤光强度，来判定被吸收光子的量。可用于高浓度粉末或液体形态的样品。常用的侦检器为Lytle detector，并以特定滤光片去除光源的影响。测得的萤光光源正比于吸收强度，可以用得到吸收光谱。
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