20111129-XPS课程-数据处理及分峰步骤
xps分峰处理
xps分峰处理摘要：1.XPS 分峰处理的概念2.XPS 分峰处理的方法3.XPS 分峰处理的应用4.XPS 分峰处理的优势与局限性正文：一、XPS 分峰处理的概念XPS（X-ray Photoelectron Spectroscopy，X 射线光电子能谱）分峰处理是一种对XPS 数据进行分析的方法，主要目的是将复杂的能谱图分解为多个简单的峰，以便于研究各种元素的化学状态和电子结构。
在实际应用中，XPS 分峰处理可以为材料表面分析、腐蚀研究、催化剂表征等领域提供重要信息。
二、XPS 分峰处理的方法XPS 分峰处理主要包括以下几种方法：1.基线校正：通过校正基线，可以消除仪器漂移和噪音对数据分析的影响，提高分峰的准确性。
2.峰形拟合：采用合适的拟合函数对实验数据进行拟合，从而获得各个元素的电子能谱峰。
常见的拟合函数有高斯型、洛伦兹型等。
3.峰面积积分：在完成峰形拟合后，对各个峰进行面积积分，得到各元素的相对原子含量和化学状态信息。
4.峰位置确定：根据元素的特征能量和峰形特征，确定各个峰的位置，从而实现元素的定性分析。
三、XPS 分峰处理的应用XPS 分峰处理技术在许多领域都有广泛的应用，例如：1.材料表面分析：通过对材料表面的元素组成和化学状态进行分析，可以了解材料的腐蚀行为、氧化还原反应等。
2.催化剂表征：通过对催化剂表面的元素组成和电子结构进行分析，可以研究催化剂的活性和稳定性。
3.半导体器件分析：通过对半导体器件表面的元素组成和电子结构进行分析，可以了解器件的性能退化机制和可靠性评估。
四、XPS 分峰处理的优势与局限性XPS 分峰处理技术具有以下优势：1.分辨率高：可以对各种元素进行定性和定量分析。
2.灵敏度高：可以检测到样品表面极低浓度的元素。
3.信息丰富：可以获得元素的化学状态、电子结构等信息。
然而，XPS 分峰处理技术也存在一定的局限性：1.对样品的要求较高：需要样品表面干净、无污染。
XPS分峰的分析实例复习过程
XPS分峰的分析实例材料Ｘ射线光电子能谱数据处理及分峰的分析实例例：将剂量为1107ions/cm2，能量为45KeV的碳离子注入单晶硅中，然后在1100C退火2h进行热处理。
对单晶硅试样进行XPS测试，试对其中的C1s高分辨扫瞄谱进行解析，以确定各种可能存在的官能团。
分析过程：1、在Origin中处理数据图1将实验数据用记事本打开，其中C1s表示的是C1s电子，299.4885表示起始结合能，-0.2500表示结合能递减步长，81表示数据个数。
从15842开始表示是光电子强度。
从15842以下数据选中Copy到Excel软件B列中，为光电子强度数据列。
同时将299.4885Copy到Excel软件A列中，并按照步长及个数生成结合能数据，见图 2图2将生成的数据导入Origin软件中，见图3。
图3此时以结合能作为横坐标，光电子强度作为纵坐标，绘出C1s谱图，检查谱图是否有尖峰，如果有，那是脉冲，应把它们去掉，方法为点Origin 软件中的Data-Move Data Points，然后按键盘上的或箭头去除脉冲。
本例中的实验数据没有脉冲，无需进行此项工作。
将column A和B中的值复制到一空的记事本文档中（即成两列的格式，左边为结合能，右边为峰强），并存盘，见图4。
图42、打开XPS Peak，引入数据：点Data--Import(ASCII)，引入所存数据，则出现相应的XPS谱图，见图5、图63、选择本底：点Background，因软件问题， High BE和Low BE的位置最好不改，否则无法再回到Origin，此时本底将连接这两点，Type可据实际情况选择，一般选择Shirley 类型，见图7。
图74、加峰：点Add peak，出现小框，在Peak Type处选择s、p、d、f等峰类型（一般选s），在Position处选择希望的峰位，需固定时则点fix前小方框，同法还可选半峰宽（FWHM）、峰面积等。
XPS分峰的分析实例要点
XPS分峰的分析实例要点XPS（X射线光电子能谱）是一种表面分析技术，用于研究材料的表面组成和电子能级结构。
在XPS分析中，样品表面被X射线轰击，使得样品表面的原子发射出光电子，这些光电子的能量和强度可以用于确定样品的组成和化学状态。
以下是XPS分峰分析实例的要点：1.样品制备：XPS分析的第一步是准备样品。
样品通常被切割成小块，并抛光到获得平坦的表面。
样品还需要经过真空热处理，以去除表面的污染层。
2.仪器设置：在进行XPS分析之前，需要进行仪器设置。
这包括调整X射线源的能量和强度，选择合适的检测方法（例如能量分辨，角度分辨）以及调节探测器的位置和角度。
3.谱图获取：一旦仪器设置完成，就可以开始进行XPS谱图的获取。
样品放置在真空室中，通过调节仪器参数控制X射线轰击的能量和时间。
同时，收集光电子的能谱，以获得不同能量的光电子的信息。
4.谱峰分析：得到XPS谱图之后，需要对谱图进行分析，特别是对谱峰进行分析。
谱峰表示不同化学元素的光电子能谱强度的峰值。
分析可以通过两种方式进行：定性分析和定量分析。
-定性分析：定性分析用于确定样品中存在的化学元素。
每个元素的光电子能谱具有特征性质，在特定的能量范围内对应特定的峰值。
利用已知的标准谱峰库，可以与样品的谱峰进行匹配，从而确定化学元素的存在。
-定量分析：定量分析用于确定每种化学元素的相对和绝对含量。
通过测量峰强度，可以计算出每种元素在样品中的百分比含量。
因为光电子能谱强度受许多因素的影响（如元素浓度，光电子逃逸深度等），因此需要进行修正，以获得准确的结果。
5.化学状态分析：除了化学元素的定性和定量分析，XPS还可以用于确定化学元素的化学状态。
通过观察峰的位置和形状，可以识别出不同化学状态下的元素。
例如，峰的位置的偏移可以提示元素的氧化态。
6.数据解释：最后，XPS分析的结果需要进行数据解释。
这包括解释化学元素的分布，化学状态的变化以及样品表面的化学反应。
充分理解和解释数据是实现准确分析和结论的关键。
xps数据处理的流程
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xps分峰处理
xps分峰处理
摘要：
1.什么是XPS分峰处理
2.XPS分峰处理的作用
3.XPS分峰处理的方法
4.XPS分峰处理的实例
5.XPS分峰处理的结果及分析
正文：
XPS（X-ray Photoelectron Spectroscopy，X射线光电子能谱）是一种表征材料表面化学组成和电子状态的分析技术。
在XPS分析中，通常会涉及到分峰处理，以便获取更多关于材料表面信息。
那么，什么是XPS分峰处理呢？
XPS分峰处理是指在XPS谱图中，将高能电子束入射到材料表面时所发生的俄歇电子、光电子和二次电子等信息进行分离和识别的过程。
这个过程可以帮助我们了解材料的化学组成、键结构、氧化态等表面特性。
因此，XPS分峰处理在材料研究、表面分析等领域具有重要作用。
XPS分峰处理的方法主要有以下几种：
1.能量过滤：通过设置不同能量范围，将不同类型的电子信号分开。
2.角度过滤：利用电子在材料表面的反弹特性，通过设置不同入射角度，实现电子信号的分离。
3.结合能量和角度过滤：综合运用能量和角度过滤方法，进一步提高分峰效果。
下面，我们通过一个实例来说明XPS分峰处理的具体应用。
在某次实验中，我们使用XPS对一种新型材料的表面进行了分析。
首先，对该材料的XPS谱图进行分峰处理，得到不同能量范围内的光电子峰、俄歇电子峰和二次电子峰。
然后，根据这些峰的形状、位置和强度等信息，我们可以推断出该材料的化学组成、键结构和氧化态等表面特性。
通过XPS分峰处理，我们可以得到更加详细的材料表面信息，从而为材料的研究和应用提供有力支持。
SCI实用-X光电子能谱(XPS)分峰方法
13、拟合、优化结合峰时需注意的要点
Peak Type 根据结果选 择s或p等。
对于p，d，f轨道，谱线有分裂， 分裂的峰之间有一定规则：
（ 1 ） 对 于 p3/2 、 p1/2 这 种 次 能 级 的 强 度 比 是 一 定 的 ， p3/2 ： p1/2=2 ： 1 ； d5/2：d3/2=3：2；f7/2：f5/2=4：3。
7、建立基线-1
技巧：为了更合适的分峰，
需要将其调节为较合适的
点击Background，结果如下图： 范围。
这里有一点技巧，基线一般默 认HighBE-to-LowBE为全长。
8、建立基线-2
此外，Backgound Type 一般默认为Shirley，不 要修改。
Slope，调节其数值能够改变基线(黑色线条)的形状， 会明显看到基线变化。
15、数据作图
在作图时，G和H两列可以删去， 以A-F列作图即可。
将记事本打开的数据，复制， 粘贴于Origin。
16、数据如图
Raw 即 为 “ 原 来 未 拟 合 的 峰 ” ； Peak sum为“拟合的总峰”； Background 为 “ 拟 合 的 基 线 ” ； 284.8 eV和288.8 eV，即为拟合 得到的两个峰；
可适当调节，使其呈现出弯曲形状，并与峰脚相切 即可。
9、添加结合峰-1
点击
点击Add Peak，出现新对话 框(圆角四边形处)。
主要调节三个参数： Position(峰位置) FWHM(半峰宽) Area(面积)
Fix能够将调节的参数固定。
10、添加结合峰-2
很显然，在 处），因此我们用同样的方法 添加第二个结合峰。
SCI实用-X射线光电子能谱 (XPS)分峰方法
XPS分峰操作步骤演示
利用软件：XPSPEAK
拿到XPS数据后，先进行电荷校正。
将xps峰数据转换成TXT格式：把校准之后的峰的数 据复制粘贴到空白的记事本文档中（结合能，峰 强）并保存。数据第一行前和数据最后一行后不 留空格
打开XPS Peak，导入数据：点Data----Import (ASCII)
调整峰位置、 面积，半峰宽 等直到拟合曲 线和原始峰吻 合
拟合：完成上述步骤之后，点Optimise region进行拟合， 查看拟合效果，可以多次点Optimise region。
保存，点save xps。下回要打开时点Open XPS就 可以打开这副图继续进行处理。
导出数据： Data――Print with peak parameters可打印带各峰参数的谱图。
Data――Export to clipboard，则将图和数据都复制到了剪贴上。
Data――Export （spectrum），则将拟合好的数据存盘，在 Origin中从多列数据栏打开，则可得多：点左上方Background，Type可以根据实 际情况选择，一般选择Shirley 类型。 然后点击 Accept
加峰：
点Add peak，在Peak Type处选择s、p、d、f等峰型，在 Position处选择希望的峰位，想固定峰的位置时则点fix前小 框，同理还可选半峰宽（FWHM）、峰面积等。点Delete peak可去掉峰。然后再点Add peak选第二个峰，如此重复。
xps处理与分峰步骤
2004 5 30 12 48 10
255 0
XPS Al K-alpha
1486.6 0 0 0 0 0
FAT 30 1E+37 4.453 0 0 0 0 0 N1s N1s -1 Kinetic Energy eV 1072.6 0.05 1
7、点Save XPS存图，下回要打开时点Open XPS就 可以打开这副图继续进行处理。
8、数据输出： 点Data――Print with peak parameters可打印带各峰参数 的谱图，通过峰面积可计算此元素在不同峰位的化学态的 含量比。
点Data――Export to clipboard，则将图和数据都复制到了 剪贴板上，打开文档（如Word文档），点粘贴，就把图和 数据粘贴过去了。
点Data――Export （spectrum），则将拟合好的数据存盘， 然后在Origin中从多列数据栏打开，则可得多列数据，并在 Origin中作出拟合后的图。
将拟合好的数据重新引回到Origin:
选择=结果
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Ｘ射线光电子能谱 数据处理及分峰步骤
中国科学院化学研究所 刘芬
2005.10.21
Region 1
一、在Origin中作图步骤： 1、打开文件，可以看到一列数据，找到相应元素（如
N1s）对应的Region (一个Region 对应一张谱图), 一个文件有多个Region。 2、继续向下找到Kinetic Energy，其下面一个数据为 动能起始值，即谱图左侧第一个数据。用公式
7、此时即可以作出N1s谱图。 8、画出来的图有可能有一些尖峰，那是脉冲，应把它们去
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2011-11-29
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C 1s分峰拟合-step 5-2
• 对激活的峰进行设置 ¾ 选择Peak Type （对应s,p,d,f轨道） ¾ 输入S.O.S（spin orbit splitting，p,d,f轨道） ¾ 输入Positon（根据鼠标确定位置） ¾ 输入FWHM (full width at half maximum)半高峰宽
检测的谱图采用相同的洛伦兹-高斯函数比
2011-11-29
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C 1s分峰拟合-step 6
• 选好所需拟合的峰 个数及大致参数 后，点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，可以 多次点进行优化
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C 1s分峰拟合-step 7
• 参数查看 • 分别点选每一个小
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C 1s分峰拟合-step 9
• 删除空白行的dat数据导入Origin
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分峰拟合举例1-O 1s
• 样品：导电，不需荷电校正 • 2个结果：刻蚀30s，再刻蚀4min • pdf格式图谱：suwt-A-O 1s-pe 80-et-30s
2011-11-29
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C 1s分峰拟合-step 4-2
• Shirley＋Linear：一般默认 ¾0表示只有shirley计算背底，
¾正值表示高结合能端直线比例较高，适用于 谱图在高结合能端背底能量较强，
¾负值相反，适用于谱图高结合能端背底能量 较弱
¾Optimise用于当shirley背底某些点高于信号强 度，程序会自动增加slope值直到shirley背底低 于信号强度
Ｘ射线光电子能谱 数据处理及分峰步骤
浙江工业大学分析测试中心 周环
2011.11.29
2011-11-29
1
XPS结果说明
• 文件夹名称
• 文件夹内容
2011-11-29
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XPSPeak分峰软件
• 作者：郭炳联（香港中文大学化学系） Raymund WM Kwok rmkwok@.hk
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荷电校正值
• C 1s数据导入XPS peak • 分峰拟合 • 找到结合能最低位置对应的结合能，如
281.6eV • 该样品的荷电校正值为
284.8－281.6＝3.2eV
2011-11-29
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C 1s分峰拟合-step 1
• 看C 1s的标准谱图： XPS手册费公司 & XPS Handbook (Perkin Elmer)
2011-11-29
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C 1s分峰拟合-step 5-1
• 加峰：点Add Peak，出现Peak 0窗口，并 随机出现第一个小峰（黑色）
• 点主窗口XPS Peak Processing中的0，小峰 显示为红色，进行设置
• 每点一次Add Peak，Peaks中的数值会增 加一个，第一个峰为0，第二个峰为1，依 次递增，显示红色的小峰即为被激活的峰
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C 1s分峰拟合-step 4-1
• 去背底：点background，出现Region 0窗口 • 输入High BE，Low BE（根据鼠标确定位置） • No. of Ave.Pts at end-Point：背底末端数据点平
均，一般默认 • Type一般选择：Shirley • Shirley＋Linear：一般默认（具体见step 3-2） • 点Accept，得到原始谱线（蓝色）+背底（黑色）
(理论值一般小于2eV,随着结合能增加而略有增加) ¾ 输入Area-峰面积 ¾ 输入% Lorentzian-Gaussian(洛伦兹-高斯函数比)
2011-11-29
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C 1s分峰拟合-step 5-3
• 其他设置 ¾Fix ：表示固定该值 ¾Optimise：表示优化 ¾Constraints：为限制该值与另一值的关系 自旋轨道耦合对峰面积比：p 2:1；d 3:2；f 4:3 自旋轨道耦合对峰结合能差值 ¾% Lorentzian-Gaussian：相同的仪器参数设置
20ep 2
• 看C 1s的pdf结果
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C 1s分峰拟合-step 3
• 打开XPS Peak，导入数据：点Data\Import (ASCII)，导入处理后TXT格式的C 1s数据， 出现Region 1窗口，得到原始谱线（蓝色）
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峰，如对拟合结果 不满意，改变此的 参数，然后再优化
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C 1s分峰拟合-step 8
• 保存数据：点Save XPS(*.xps格式) • 导出数据：点Data\Export (spectrum)，得到
（*.dat）格式结果，用写字板打开 • 删除空白行（上、下）
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• 1994年第一个版本 • 常用版本：4.1
2011-11-29
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原始数据导入前的处理
• Kratos仪器原始数据： 结合能未校准；
格式为TXT，可用Excel打开； 数据分四列，一般用第二列和第三列的值
• 将C 1s数据导入： 删除
XLS格式
TXT格式
删除抬头，只留2列数据，存为TXT格式
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2011-11-29
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分峰需要注意
• 对于拟合结果并不是和原始曲线完全拟 合为最佳结果，拟合是在XPS原始曲线 的基础上，为了和实验结论建立的模型 相一致，需要通过文献和相关实验及标 准数据证明，使分峰具有说服力。
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suwt-A-O 1s-pe 20-et-4min • XPS Peak分峰结果
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分峰拟合举例2-Cu 2p
• 背底选择Tougaard • Cu 2p：对峰结合能差值19.8eV
面积比为 2：1 • pdf格式图谱：liaoym-Cu 2p-pe 40 • XPS Peak分峰结果