X線吸収スペクトル（XAS）は物質のX線に対する吸収特性を測定することによって、原子局所電子状態及び幾何構造情報を明らかにし、その核心は拡張X線吸収微細構造（EXAFS）とX線吸収近辺構造（XANES）の2つの部分から構成され、両者の物理機構はX線励起内層電子後光電子波と近隣原子の散乱干渉効果に源を発するが、エネルギー範囲と散乱経路の違いはその反映する構造情報にそれぞれ重点を置いている。

EXAFSの物理的メカニズム

EXAFSは吸収端の高エネルギー側30〜1000 eV範囲の発振信号を観測し、その根源は光電子の単一散乱効果である。X線エネルギーが内層電子イオン化エネルギーを超えると、原子は光子を吸収し、内層電子を光電子として励起し、光電子は波動関数として外に伝播する。伝播中に近隣原子に遭遇すると、弾性散乱（後方散乱）が発生し、散乱波と出射波が吸収原子で干渉する。光電子波長はエネルギーとともに変化するため、干渉効果により吸収係数は周期的な振動を呈する。フーリエ変換により発振信号を径方向分布関数に変換し、吸収原子の周囲の配位原子の結合長（精度0.01Å）、配位数及び無秩序度などの情報を直接取得することができる。EXAFSは短距離秩序構造に敏感であり、結晶、非晶質及び液体サンプルの分析に適している。

XANESの物理的メカニズム

XANESは吸収端eVから端後約50 eVの微細構造に焦点を当て、その形成機構は光電子と近隣原子の多重散乱効果である。低エネルギー光電子（運動エネルギー<50 eV）は伝搬中に複数回散乱を経験し、複雑な波動関数重畳を形成する。この多重散乱は、吸収原子の周囲の局所配位環境（例えば、原子の種類、幾何配置）に非常に敏感であり、吸収係数が近辺領域で分離ピーク、肩ピークなどの特徴を呈することをもたらす。XANESスペクトル特徴は吸収原子の電子状態密度分布を直接反映しており、例えば吸収辺位置オフセット量により元素原子価変化を定量的に分析することができ、辺前ピークの存在は分子軌道を占有していない情報を明らかにした。EXAFSと異なり、XANESは触媒界面活性部位、生体高分子金属補助基などの短距離秩序または無秩序系の研究に適している。