XPS峰拟合规则及测试条件
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n XPS Peak 软件拟合数据的简单步骤:用excel 调入外部数据打开数据文件。
1. Excel 中的数据转换成TXT 格式从Excel 中的数据只选择要进行拟合的数据点,copy 至txt 文本中,即BD 两列数据,另存为*.txt 文件。
2.XPS Peak41中导入数据打开xps peak 41分峰软件,在XPS Peak Fit 窗口中,从Data 菜单中选择Import (ASCII),即可将转换好的txt 文本导入,出现谱线3.扣背底在打开的Region 1窗口中,点击 Backgrond ,选择Boundary 的默认值,即不改变High BE 和Low BE 的位置,Type 一般选择Shirley 类型扣背底4.加峰选择Add Peak ,选择合适的Peak Type(如s,p,d,f),在Position 处选择希望的峰位,需固定时点fix 前的小方框,同时还可选半峰宽(FWHM )、峰面积等。
各项中的constaints 可用来固定此峰与另一峰的关系。
如W4f 中同一价态的W4f 7/2和W4f 5/2的峰位间距可固定为2.15eV ,峰面积比可固定为4:3等,对于%Lorentzian-Gaussian 选项中的fix 先去掉对勾,点击Accept 完成对该峰的设置。
n 点Delete Peak 可去掉此峰。
再选择Add Peak 可以增加新的峰,如此重复。
注意:% Lorentzian-Gaussian 值最后固定为20%左右。
加峰界面举例:对峰的限制constraints ,峰1的峰位=峰0峰位+1.55.拟合选好所需拟合峰的个数及大致参数后,点XPS Peak Processing 中的Optimise All 进行拟合,观察拟合后总峰与原始峰的重合情况,如不好,可多次点Optimise All合适图谱6.参数查看拟合完成后,分别点XPS Peak Processing窗口总的Region Peaks下方的0、1、2等,可查看每个峰的参数,此时XPS峰中变红的曲线为被选中的峰。
XPS干货丨XPS Peak软件拟合教程,仅需7步!1.XPS Peak41中导入数据打开xps peak 41分峰软件,在XPS Peak Fit窗口中,从Data菜单中选择Import (ASCII),即可将转换好的txt文本导入,出现谱线2.扣背底在打开的Region 1窗口中,点击 Backgrond,选择Boundary的默认值,即不改变High BE和Low BE的位置,Type一般选择Shirley类型扣背底3.加峰选择Add Peak,选择合适的Peak Type(如s,p,d,f),在Position处选择希望的峰位,需固定时点fix前的小方框,同时还可选半峰宽(FWHM)、峰面积等。
各项中和的constaints可用来固定此峰与另一峰的关系。
如W4f中同一价态的W4f7/2W4f的峰位间距可固定为2.15eV,峰面积比可固定为4:3等,对于% 5/2Lorentzian-Gaussian选项中的fix先去掉对勾,点击Accept完成对该峰的设置。
点Delete Peak可去掉此峰。
再选择Add Peak可以增加新的峰,如此重复。
注意:% Lorentzian-Gaussian值最后固定为20%左右。
加峰界面举例:对峰的限制constraints,峰1的峰位=峰0峰位+1.54.拟合选好所需拟合峰的个数及大致参数后,点XPS Peak Processing中的OptimiseAll进行拟合,观察拟合后总峰与原始峰的重合情况,如不好,可多次点Optimise All合适图谱5.参数查看拟合完成后,分别点XPS Peak Processing窗口总的Region Peaks下方的0、1、2等,可查看每个峰的参数,此时XPS峰中变红的曲线为被选中的峰。
如对拟合结果不满意,可改变这些峰的参数,然后再点击Optimise All6.XPS存图点Save XPS可将谱图存为.xps格式的图,下回要打开时点Open XPS可以打开这副图,并可对图进行编辑7. XPS图的数据输出a.点击Data中的Export(spetrum),可将拟合好的数据存为.dat格式的ASCII 文件(该文件可用记事本打开),然后再Origin中导入该ASCII文件,可得到一个包含多列的数据表,这里需要注意的是每列的抬头名称出错(如.dat文件中的Raw Intensity分开到两列中作为两列的抬头,即Raw、Intensity),这时需要根据做出的图与.xps原始谱图比较,更改每列的名称,即可得到正确的谱图b.点击Data中的Export(Peak Parameters),即将各峰参数导出为.par格式的文件(也可用记事本打开),通过峰面积可计算某元素在不同峰位的化学态的含量比c.点击Data中的Export to clipboard,即将图和数据都复制到剪贴板上,打开文档(如Word),点粘贴,即把图和数据粘贴过去,不过该图很不清晰d.点击Data中的Print with peak parameters,即可打印带各峰参数的谱图峰拟合中的一些基本原则及参考资料1.元素结合能数据可参考/xps/selEnergyType.aspx2.谱峰的曲线拟合应考虑:合理的化学与物理意义;合理的半高宽(一般不大于2.7eV,氧化物的半高宽应大于单质的半高宽);合理的L/G比(XPS Peak 41分峰软件中的% Lorentzian-Gaussian)为20%左右;对双峰还应考虑两个峰的合理间距、强度比等(详见下面的3,4项)。
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XPS峰拟合步骤及规则1.原始数据的处理:A,与C1s比较标准化数据:将excel表格中的C1s数据的最高点对应的结合能与标准C1s结合能(一般为284.6)比较,算差值+(-)α;将需拟合元素(如Ir)的结合能-(+)α,得标准化数据。
注:若得到的C1s不平滑,先怀疑是否测试过程出现问题。
若无测试问题,数据可信,将C1s进行拟合得到一个最高点(可用XPSPEAK, origin等)。
拟合元素结合能-(+)α最好拷贝到另个excel中处理,得标准化数据。
B,转化成TXT:将标准化数据拷贝到TXT文本中(两列就足够了)2.下载安装XPS拟合处理软件.hk/%7Esurface/XPSPEAK/3.数据输入:运行XPSPEAK41,点data>Import(ASCII)>*.txt (转换好的标准化数据),得谱线。
4.背景扣除:点Background,调high 和low BE的值,一般用Shirley背景扣除。
注:基线不能高于需拟合的曲线。
5.加峰:A,查需拟合元素标准结合能值/xps/;Search Menu>Retrieve Data for a Selected Element>Binding Energy >元素;查需拟合元素分裂能Doublet Separation >元素;B,加峰选Add Peak,选合适的Peak Type(如s,p,d,f),Position处选希望的峰位(参考所查标准结合能值),需固定时点fix前的小方框,否则所有Fix选项都不要选。
各项中的constaints可用来固定此峰与另一峰的关系,如Ir4f中同一价态的Ir4f7/2和Ir4f5/2的峰位间距可固定为2.98eV,峰面积比可固定为4:3等。
点击Optimise Peak对峰进行优化,最后点击Accept完成对该峰的设置。
点Delete Peak可去掉此峰。
再选择Add Peak可以增加新的峰,如此重复。
XPS峰拟合步骤及规则(2010-05-26 10:47:46)转载▼标签:分类:穿越博士杂谈1.原始数据的处理:A,与C1s比较标准化数据:将excel表格中的C1s数据的最高点对应的结合能与标准C1s结合能(一般为284.6)比较,算差值+(-)α;将需拟合元素(如Ir)的结合能-(+)α,得标准化数据。
注:若得到的C1s不平滑,先怀疑是否测试过程出现问题。
若无测试问题,数据可信,将C1s进行拟合得到一个最高点(可用XPSPEAK, origin等)。
拟合元素结合能-(+)α最好拷贝到另个excel中处理,得标准化数据。
B,转化成TXT:将标准化数据拷贝到TXT文本中(两列就足够了)2.下载安装XPS拟合处理软件.hk/%7Esurface/XPSPEAK/3.数据输入:运行XPSPEAK41,点data>Import(ASCII)>*.txt (转换好的标准化数据),得谱线。
4.背景扣除:点Background,调high和low BE的值,一般用Shirley背景扣除。
注:基线不能高于需拟合的曲线。
5.加峰:A,查需拟合元素标准结合能值/xps/;Search Menu>Retrieve Data for a Selected Element>Binding Energy>元素;查需拟合元素分裂能Doublet Separation>元素;B,加峰选Add Peak,选合适的Peak Type(如s,p,d,f),Position处选希望的峰位(参考所查标准结合能值),需固定时点fix前的小方框,否则所有Fix选项都不要选。
各项中的constaints可用来固定此峰与另一峰的关系,如Ir4f中同一价态的Ir4f7/2和Ir4f5/2的峰位间距可固定为2.98eV,峰面积比可固定为4:3等。
点击Optimise Peak对峰进行优化,最后点击Accept完成对该峰的设置。
点Delete Peak可去掉此峰。
XPS谱峰拟合注意事项XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)是一种常用的表面分析技术,通过测量材料中的光电子能谱来获取元素的化学状态和表面化学组成信息。
在进行XPS谱峰拟合时,需要注意以下几个方面:1.谱峰选择:首先需要选择合适的XPS谱峰进行拟合。
对于元素的3d谱峰,一般选用高分辨率谱进行拟合;而对于元素的2p谱峰,通常选用低分辨率谱拟合。
此外,还需要根据样品的化学组成选择合适的XPS谱峰。
2.光电子能谱线宽:在进行谱峰拟合之前,需要确定光电子能谱的线宽。
光电子能谱的线宽包括仪器效应和样品表面等原因引起的线宽。
通常情况下,可以通过测量标准物质的XPS谱线来确定仪器效应的线宽。
如果样品表面存在不均匀性,还需要考虑表面扩散等因素。
3. 谱峰形状:在进行XPS谱峰拟合时,需要选择合适的谱峰形状函数。
常用的谱峰形状函数有高斯函数、洛伦兹函数和Voigt函数等。
对于复杂的谱峰,可以采用多个形状函数的组合进行拟合。
4.背景拟合:在XPS谱峰拟合中,背景信号会对谱峰的拟合结果产生影响。
背景信号包括激光连续谱、底部散射等引起的背景。
一般情况下,可以采用多项式函数进行背景拟合。
而对于特殊样品,可能需要使用更复杂的数学函数进行背景拟合。
5.谱线强度校正:XPS谱线的强度受到多种因素的影响,如分析深度、探针电强度、距离等。
在进行谱峰拟合时,需要对谱线的强度进行校正,以获得准确的表面化学组成信息。
6.谱峰重叠处理:在一些情况下,不同元素的谱峰可能会发生重叠。
为了准确区分不同元素的贡献,需要进行谱峰重叠处理。
常见的处理方法包括利用化学键能的差异、XPS波长的差异等。
7.数据处理与误差分析:在进行XPS谱峰拟合之后,还需要对数据进行处理和误差分析。
可以计算每个元素的相对百分含量、角分辨率、信噪比等指标。
此外,还需要对拟合结果进行误差分析,以评估数据的可靠性和拟合的准确性。
总之,进行XPS谱峰拟合需要综合考虑实验条件、谱峰形状、背景拟合等多种因素。
xps 光谱的测试曲线和拟合曲线
XPS(X射线光电子能谱)是一种表征材料表面化学成分和化学
状态的分析技术。
在XPS测试中,会得到一条原始的光谱测试曲线,这些曲线通常包括峰和谷,代表了不同元素的光电子峰和背景信号。
而拟合曲线则是对原始曲线进行拟合处理,以便更清晰地分辨出不
同元素的峰,并计算出其相对丰度和化学状态。
在XPS测试曲线中,每个元素都会表现出特定的光电子峰,这
些峰的位置和形状可以提供关于元素种类和化学状态的信息。
拟合
曲线的目的是将原始曲线中的各种峰进行分离和拟合,从而准确地
确定各种元素的存在量和化学环境。
拟合曲线通常使用高斯-洛伦兹
混合函数来拟合原始曲线的峰,以获得更精确的峰位置和峰面积。
XPS测试曲线和拟合曲线的比较可以帮助分析人员验证拟合的
准确性,评估峰的分辨率和信噪比,并最终确定样品表面的化学成
分和状态。
通过对比原始曲线和拟合曲线,可以更好地理解样品的
化学性质,为进一步的材料表征和分析提供重要信息。
总的来说,XPS光谱的测试曲线和拟合曲线是XPS分析中的重
要数据,它们提供了关于样品表面化学成分和状态的丰富信息,对于材料科学研究和工业应用具有重要意义。
XPS谱峰拟合注意事项(一)X光电子能谱分析的基本原理X光电子能谱分析的基本原理:一定能量的X光照射到样品表面,和待测物质发生作用,可以使待测物质原子中的电子脱离原子成为自由电子。
该过程可用下式表示:h n=E k+E b+E r(1)其中:h n:X光子的能量;E k:光电子的能量;E b:电子的结合能;E r:原子的反冲能量。
其中Er很小,可以忽略。
对于固体样品,计算结合能的参考点不是选真空中的静止电子,而是选用费米能级,由内层电子跃迁到费米能级消耗的能量为结合能E b,由费米能级进入真空成为自由电子所需的能量为功函数Φ,剩余的能量成为自由电子的动能E k,式(1)又可表示为:hn=Ek+Eb+Φ(2)Eb=hn-Ek-Φ(3)仪器材料的功函数Φ是一个定值,约为4eV,入射X光子能量已知,这样,如果测出电子的动能Ek,便可得到固体样品电子的结合能。
各种原子,分子的轨道电子结合能是一定的。
因此,通过对样品产生的光子能量的测定,就可以了解样品中元素的组成。
元素所处的化学环境不同,其结合能会有微小的差别,这种由化学环境不同引起的结合能的微小差别叫化学位移,由化学位移的大小可以确定元素所处的状态。
例如某元素失去电子成为正离子后,其结合能会增加,如果得到电子成为负离子,则结合能会降低。
因此,利用化学位移值可以分析元素的化合价和存在形式。
(二)电子能谱法的特点(1)可以分析除H和He以外的所有元素;可以直接测定来自样品单个能级光电发射电子的能量分布,且直接得到电子能级结构的信息。
(2)从能量范围看,如果把红外光谱提供的信息称之为“分子指纹”,那么电子能谱提供的信息可称作“原子指纹”。
它提供有关化学键方面的信息,即直接测量价层电子及内层电子轨道能级。
而相邻元素的同种能级的谱线相隔较远,相互干扰少,元素定性的标识性强。
(3)是一种无损分析。
(4)是一种高灵敏超微量表面分析技术。
分析所需试样约10-8g即可,绝对灵敏度高达10-18g,样品分析深度约2nm。
XPS峰拟合规则XPS( X-ray photoelectron spectroscopy ) 峰拟合是一种用于分析材料表面化学组成的方法。
通过将X射线照射到材料表面,并测量被材料表面发射出的光子的能量,可以确定材料表面元素的化学状态。
峰拟合是将实际测量到的XPS光谱曲线与已知的标准峰形进行拟合,从而确定材料表面元素的化学状态以及元素的相对含量。
峰拟合方法有很多种,这里我们介绍一种常用的高斯-洛伦兹拟合方法。
这种方法是基于高斯函数和洛伦兹函数的线性组合,使用非线性最小二乘拟合算法进行优化。
首先,我们需要确定峰的数目。
通常情况下,一个元素的XPS峰包含了几个子峰,每个子峰代表了不同化学状态下的该元素。
因此,我们需要根据实际情况确定峰的数目。
其次,我们需要选择标准峰形。
标准峰形是已知的,通过实验事先测量并记录下来的具有特定化学状态的元素的XPS峰形。
选择与实际测量到的峰形最接近的标准峰形可以提高拟合的准确性。
接下来是拟合的实际步骤。
首先,我们需要确定拟合的起始点和终止点,即确定实际测量到的峰的范围。
然后,选择一个初始拟合参数,包括峰的中心位置、高度、宽度等。
根据这些初始参数,我们可以计算得到拟合曲线。
之后,通过调整这些参数,使得拟合曲线与实际测量到的曲线最为接近。
通常情况下,我们使用非线性最小二乘拟合算法进行这一步的参数优化。
最后,我们可以根据得到的拟合参数,计算得到材料表面元素的化学状态和相对含量。
拟合参数中的中心位置可以确定元素的化学状态,高度可以确定元素的相对含量。
通过对不同元素的拟合结果进行比较,我们可以进一步确定材料表面的化学组成。
在实际应用中,XPS峰拟合具有广泛的应用范围。
它可以用于分析材料表面的污染物、薄膜厚度和界面结构等。
但是需要注意的是,XPS峰拟合只能提供表面信息,不能对材料内部做出准确的分析。
此外,在进行XPS峰拟合时需要注意峰的重叠情况,对于重叠的峰需要进行进一步的分析和修正。
XPS Peak软件拟合数据的简单步骤:
1. Excel中的数据转换成TXT格式
从Excel中的数据只选择要进行拟合的数据点,copy至txt文本中,即ABC三列数据(其中B列为空的,只包含两列数据),从第三列数据非0的地方开始copy。
2.XPS Peak41中导入数据
打开xps peak 41分峰软件,在XPS Peak Fit窗口中,从Data菜单中选择Import (ASCII),即可将转换好的txt文本导入,出现谱线
3.扣背底
在打开的Region 1窗口中,点击 Backgrond,选择Boundary的默认值,即不改变High BE和Low BE的位置,Type一般选择Shirley类型扣背底
4.加峰
选择Add Peak,选择合适的Peak Type(如s,p,d,f),在Position处选择希望的峰位,需固定时点fix前的小方框,同时还可选半峰宽(FWHM)、峰面积等。
各项中的constaints可用来固定此峰与另一峰的关系。
如W4f中同一价态的
W4f7/2和W4f5/2的峰位间距可固定为2.15eV,峰面积比可固定为4:3等,对于% Lorentzian-Gaussian选项中的fix先去掉对勾,点击Accept完成对该峰的设置。
点Delete Peak可去掉此峰。
再选择Add Peak可以增加新的峰,如此重复。
注意:% Lorentzian-Gaussian值最后固定为20%左右。
加峰界面
举例:对峰的限制constraints,峰1的峰位=峰0峰位+1.5
5.拟合
选好所需拟合峰的个数及大致参数后,点XPS Peak Processing中的Optimise All进行拟合,观察拟合后总峰与原始峰的重合情况,如不好,可多次点
Optimise All
合适图谱
6.参数查看
拟合完成后,分别点XPS Peak Processing窗口总的Region Peaks下方的0、1、2等,可查看每个峰的参数,此时XPS峰中变红的曲线为被选中的峰。
如对拟合结果不满意,可改变这些峰的参数,然后再点击Optimise All
7.XPS存图
点Save XPS可将谱图存为.xps格式的图,下回要打开时点Open XPS可以打开这副图,并可对图进行编辑
8.XPS图的数据输出
a.点击Data中的Export(spetrum),可将拟合好的数据存为.dat格式的ASCII 文件(该文件可用记事本打开),然后再Origin中导入该ASCII文件,可得到一个包含多列的数据表,这里需要注意的是每列的抬头名称出错(如.dat文件中的Raw Intensity分开到两列中作为两列的抬头,即Raw、Intensity),这时需要根据做出的图与.xps原始谱图比较,更改每列的名称,即可得到正确的谱图
b.点击Data中的Export(Peak Parameters),即将各峰参数导出为.par格式的文件(也可用记事本打开),通过峰面积可计算某元素在不同峰位的化学态的含量比
c.点击Data中的Export to clipboard,即将图和数据都复制到剪贴板上,打开文档(如Word),点粘贴,即把图和数据粘贴过去,不过该图很不清晰
d.点击Data中的Print with peak parameters,即可打印带各峰参数的谱图
峰拟合中的一些基本原则及参考资料:
1.元素结合能数据可参考/xps/selEnergyType.aspx
2.谱峰的曲线拟合应考虑:合理的化学与物理意义;合理的半高宽(一般不大
于2.7eV,氧化物的半高宽应大于单质的半高宽);合理的L/G比(XPS Peak 41分峰软件中的% Lorentzian-Gaussian)为20%左右;对双峰还应考虑两个峰的合理间距、强度比等(详见下面的3,4项)。
3.对于p、d、f等能级的次能级(如p3/2、p1/2,光电子能谱中一般省略/2,即
为p3、p1)强度比是一定的,p3:p1=2:1;d5:d3=3:2,f7:f5=4:3。
在峰拟合过程中要遵循该规则。
如W4f中同一价态的W4f7和W4f5峰面积比应为4:3。
4.对于有能级分裂的能级(p、d、f),分裂的两个轨道间的距离(doublet
seperation)也基本上是固定的,如同一价态的W4f7和W4f5之间的距离为
2.15eV左右,Si2p3和Si2p1差值为1.1eV左右。
各元素能级分裂数据可参
考网上数据库/xps/selEnergyType.aspx中选择Doublet Seperation项
5.全谱扫描((即Survey)中各峰对应的元素能级参考附件BE Lookup Table
6.各元素不同化学状态结合能可参考附件《各元素化学状态表.pdf》,文件扫
描自Phi公司出版的手册中的附录2,Handbook of X-ray Photoelectron
Spectroscopy—A Reference Book of Standard Spectra for Identification and
Interpretation of XPS Data,John F. Moulder, William F. Stickle, Peter E. Sobol, Kenneth D. Bomben, Physical Electronics, Inc. ,1992
7.有机聚合物中的C、O、N、F等的化学位移值可参考附件《有机聚合中
C、O、N、F等的化学位移(chemical shift)值.pdf》,文件扫描自John Willey
& Sons出版的有机聚合物高分辨XPS谱图中的附录,High Resolution XPS
of Organic Polymers-The Scienta ESCA300 Database, G. Beamson, D.
Briggs,John Wiley &Sons, 1992
测试条件:
仪器名称:X-射线光电子能谱仪(X-ray Photoelectron Spectroscopy/ESCA)
型号:ESCALAB 250
生产厂家:Thermo Fisher Scientific
分析室工作时的真空度:~2×10-9 mbar(打开X射线源的情况下)
使用X光源: 单色化的Al Kα源(Mono AlKα )能量:1486.6eV, 15kV 150W,
束斑大小:500 μm;扫描模式:CAE;透镜模式:Large Area XL
定性、定量分析采用Wagner (Al靶) Library
全谱扫描:通能为150eV;窄谱扫描:通能为20 eV
荷电校正:以表面污染C1s(284.8eV)为标准进行能量校正(energy scale)
中山大学测试中心光电子能谱仪器组。