AvantageXPS分析软件基本分析方法
Avantage_-_定量分析与数据处理方法
z z z
实用XPS定量方法可以概括为标样法，元素灵敏度因子法和一 级原理模型。 标样法需制备一定数量的标准样品作为参考，且标样的表面 结构和组成难于长期稳定和重复使用，故一般实验研究均不 采用。目前XPS定量分析多采用元素灵敏度因子法。该方法利 用特定元素谱线强度作参考标准，测得其它元素相对谱线强 度，求得各元素的相对含量。
1、定量分析基础：一级原理模型
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从光电子发射的“三步模型”出发，将所观测到的谱线强度和激 发源，待测样品的性质以及谱仪的检测条件等统一起来考虑，形成 一定的物理模型。 由于模型涉及较多的因素，目前还缺乏必要精度的实验数据， 因此一级原理模型计算还未得到真正应用。
I ij = K ⋅ T ( E ) ⋅ Lij (γ ) ⋅ σ ij ⋅ ∫ ni ( z ) ⋅ e
定义峰-本底类型及误差
z
Linear: 定义峰的的起点和终点间直线本底扣除方法。 通常在峰两端本底高度差别不大时适用。
定义峰-本底类型及误差
Shirley: 适用于峰两端较 为平坦的台阶状峰形本底。
•
定义峰-本底类型及误差
z
Smart: 源于Shirley本底，但会反复调整本底位置使得本 底不会跑到数据曲线之上。当对有较宽能量范围的双峰 进行定量时这是十分有用的。
Avantage界面
工具栏 Peak Table Fit Table
实验树
属性对话框 多窗口数据 显示区
AvantageXPS分析软件基本分析方法
AvantageXPS分析软件基本分析方法1．进行全扫描
2．进行含量的精确计算
3．进行分类拟合
在全图上用[ID]进行
全部扫描，此时为自
动扫描，还可以用ID
进行手动扫描，找到
自己觉得从在的元
素，进行寻找
在add peak中的smart（扣
背景）模式下进行精确计算，
选择要计算的高分辨扫描图，
选择高分辨扫描图，进行平滑处理（不进行add peak 处理），找峰，与相关元素的标准结合能进行比较，在中输入偏移的数值（注意查看是正偏移还是负偏移），之后在smart模式下进行拟
合（加峰add peak，按自己分析的此种元素可能存在的形式），蓝色为拟合后的线，越接近红线越好。
4．查图的信息
选中所要看的图的信息，点中，即可获取相关的图的信息
5．数据及图像导出
用选择数据存储目录以及存储格式，将数据导入Origin中进行作图。
Avantage_-_定量分析与数据处理方法
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3、定量分析方法步骤
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扣除背景 z 线性, Shirley, Smart（Tougaard） 测量峰面积 z 必要时进行峰拟合 应用传输函数 z 随不同的仪器而变 应用灵敏度因子 z 随不同元素(及厂商)而变 计算原子浓度
定义峰-本底类型及误差
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z z
定义峰：为进行定量分析而计算峰面 积，就要确定峰的起点和终点，此两 点间的本底将被扣除。定义峰的起点 和终点位置对于定量计算的精确性是 重要的。 在实际加峰到谱峰表(Peak Table)中 之前，必须要考虑选取不同的本底类 型及其可能带来的误差。 有四种本底扣除的方法可选：Linear, Shirley，Tougaard和Smart。 应根据谱峰的实际峰型和情况来正确 选取本底类型
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λ值有多大 (nm)?
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对元素硅 λm=0.41(aE)0.5 monolayers (元素) λm= 8 monolayers
换算成nm: λn=aλm z (a3 =(A/1000ρnNA)) z A= 原(分)子量, ρ = 密度, n=分子中原子数 NA = Avogadro’s 常数
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定义峰-本底类型及误差
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Linear: 定义峰的的起点和终点间直线本底扣除方法。 通常在峰两端本底高度差别不大时适用。
定义峰-本底类型及误差
Shirley: 适用于峰两端较 为平坦的台阶状峰形本底。
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定义峰-本底类型及误差
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Smart: 源于Shirley本底，但会反复调整本底位置使得本 底不会跑到数据曲线之上。当对有较宽能量范围的双峰 进行定量时这是十分有用的。
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XPS数据分析方法
XPS数据分析方法XPS数据分析方法指的是通过使用X射线光电子能谱（XPS）来研究材料表面元素的组成、化学状态、分布以及电荷状态等信息的一种分析方法。
XPS是一种非破坏性的表面分析技术，主要用于材料科学、化学、物理、能源等领域的表面和界面分析。
下面是关于XPS数据分析方法的一些内容。
1.XPS原理XPS是基于光电离现象的一种分析技术。
当实验样品暴露在具有一定能量的X射线束下时，样品表面的原子会被激发，其中部分电子会被激发到费米能级以上，形成X射线光电子。
这些光电子经电场作用会被收集并形成能谱。
通过分析能谱可以得到样品表面元素的信息。
2.XPS数据处理XPS实验获得的原始数据包含了来自不同元素的能量信号，以及其他噪声信号。
数据处理旨在提取出有用的能量信号，并将其定性和定量分析。
常见的数据处理步骤包括信号峰形辨认、能量校正、背景修正和分峰拟合等。
3.峰形辨认峰形辨认是将实验数据中的峰与相应的元素进行匹配的过程。
每个元素具有特定的光电子能量，因此可以通过比较实验获得的能谱与已知元素的能谱进行匹配，确定元素的存在。
4.能量校正能谱中的能量量度需要进行校正，以获得准确的能谱峰位置。
能量校正的常用方法是通过硬币吸收边界（coinicidence absorption edge）或内部参考能谱进行校正。
这样可以消除能量测量中的偏差。
5.背景修正实验信号中常常会包含一些背景信号，如弹性散射信号、底部信号等。
这些背景信号对于准确的数据分析来说是干扰因素，需要进行背景修正。
背景修正的方法可以是线性背景修正或曲线拟合法。
6.分峰拟合分峰拟合是基于已知的能量峰进行曲线拟合，以确定元素在样品中的化学状态和相对丰度。
常见的拟合函数包括高斯函数、洛伦兹函数和Pseudo-Voigt函数等。
7.数据分析通过对能谱的峰进行定量分析，可以获得材料表面元素的组成和相对丰度。
此外，还可以通过分析峰的形状和位置得到元素的化学状态信息。
通过与已知物质的对比，可以推测样品的化学成分，并深入了解材料的特性。
Avantage 4.15软件的XPSPeak分峰步骤
实验条件：样品用VG Scientific ESCALab220i-XL型光电子能谱仪分析。
激发源为Al KαX射线，功率约300 W。
分析时的基础真空为3×10-9 mbar。
电子结合能用污染碳的C1s峰（284.8 eV）校正。
X-ray photoelectron spectroscopy data were obtained with an ESCALab220i-XL electron spectrometer from VG Scientific using 300W AlKα radiat ion. The base pressure was about 3×10-9 mbar. The binding energies were referenced to the C1s line at 284.8 eV from adventitious carbon.处理软件：Avantage 4.15XPS数据考盘后的处理数据步骤Origin作图：1.open Excel文件，可以看到多组数据和谱图，一个sheet 对应一张谱图及相应的数据（两列）。
2.将某一元素的两列数据直接拷贝到Origin中即可作出谱图。
（注意：X轴为结合能值，Y轴为每秒计数）3. 如果某种元素有两种以上化学态，需要进行分峰处理时，按“XPS Peak 分峰步骤”进行。
XPS Peak分峰步骤1．将所拷贝数据转换成所需格式：把所需拟合元素的数据引入Origin后，将column A和C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。
如要对数据进行去脉冲处理或截取其中一部分数据，需在Origin中做好处理。
2．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。
3．选择本底：点Background，在所出现的小框中的High BE和Low BE下方将出现本底的起始和终点位置（因软件问题，此位置最好不改，否则无法再回到Origin），本底将连接这两点，Type可据实际情况选择。
XPS基础知识、有机材料分析及Avantage软件功能介绍
何本桥
一、XPS基本介绍 X-ray Photoelectron
Spectroscope X-射线光电子能谱仪
ESCA Electron Spectroscope of Chemical Analysis
化学分析电子能谱仪
1954年，瑞典皇家科学院院士、Uppsala大学物理研究所所长Kai. Siegbahn教授研制出世界上第一台Photoelectron Spectroscopy (XPS)， 精确测定了元素周期表中各种原子的内层电子结合能。
3.2 定量分析方法(QUANTIFICATION)
• 在表面分析研究中我们不仅需要定性地确定试样的元素种类及其化学状态， 而且希望能测得它们的含量。对谱线强度作出定量解释。
• XPS定量分析的关键是要把所观测到的信号强度转变成元素的含量，即将谱 峰面积转变成相应元素的含量。这里我们定义谱峰下所属面积为谱线强度。
什么是表面？
物体与真空或气体的界面称为表面,我们着重研究固体表面
表面层的厚度？
第一原子层？最上面几个原子层？或是厚度达几微米的表面层
一般认为：表面层为一到两个单层，表层的信息深度来自零点几纳米到几纳米
表面是固体的终端，其物理、化学性质与体相不同。在热力学平衡的前提下， 表面的化学组成、原子排列、原子振动状态均有别于体相。
元素结合能位移的某些经验规律
通常认为结合能位移随该元素的化合价升高而增加！！！
1.同一周期主族元素符合上述规律，但过渡金属元素则不然，如：Cu 、 Ag等 2.位移量与同和该原子相结合的原子的电负性之和有一定的线性关系 3.对某些化合物，位移与由NMR和Moessbauer测得的各自特征位移量有一 定线性关系 4.位移与宏观热化学参数有一定联系
应用Avan ge 软件进行XPS谱图处理步骤
应用Avantage 软件进行XPS 谱图处理步骤一、 打开处理软件双击桌面上Avantage 图标二、 载入谱图数据Open files ——选择需要处理的vgp.格式的数据文件，打开相应的XPS 谱图。
三、 XPS 谱图处理1. 荷电位移（Charge Shift ）a. 先用鼠标指针选中C1s 谱图，读出当前C1s 谱图上C —C 键的C1s 结合能位置，以C1s=284.8eV 为参考值，记录下当前的荷电位移。
b.选中所有XPS谱图（包括Survey谱图及元素的窄扫谱图），即点击谱图框左上角的小方块。
c.对XPS谱图进行荷电位移：选择工具栏中的“charge shift”图标，在弹出的窗口中选中“shift by amount”，然后在“shift by：”中输入荷电位移值，再选择“+eV”或“-eV”，最后点击“Close”关闭窗口。
2.扣除X射线伴峰（Satellite Subtraction）—此步骤仅适用于双阳极XPSa.用鼠标指针选中某个元素的窄扫谱图，然后点击工具栏中的“Satellite Subtraction”图标。
b. 在弹出的窗口中选择本底类型为“Smart ”，勾选“Subtract Background First ”，然后点“Subtract Satellites ”。
（注意XPS 测试时双阳极的类型是Mg?还是Al?）c. 重复以上扣伴峰的步骤，将所有元素的窄扫谱图都进行X 射线伴峰的扣除，最后点击“Close ”关闭窗口。
3. 定量（Quantification ）a. 先选中双竖线指针，在需要定量的各个元素的窄扫谱图中分别选取定量范围。
注意：定量范围的起点与终点应选在本底较平滑的位置。
b. 用鼠标+Ctrl 键选中所有需要定量的元素窄扫谱图，然后进行加峰，即点击工具栏中“Add Peak ”图标。
在弹出的窗口中选取“Peak Background ”类型为“Smart ”，然后点击“Add To All ”对所有元素进行定量加峰。
XPS原理数据分析方法讲解
XPS原理数据分析方法讲解XPS（X射线光电子能谱）是一种用于表面分析的常用方法，可以用于确定样品中元素的化学状态和测量元素的相对丰度。
本文将讲解XPS的原理和数据分析方法。
1.XPS原理：XPS利用物质表面发射的光电子来研究元素的化学状态和相对丰度。
其原理基于以下两个过程：-光电子发射：当一束X射线照射到样品表面时，光子通过光电效应将电子从样品表面的原子中解离出来。
这些光电子的动能与其所来自的原子的束缚能有关，因此可以通过测量光电子的动能来确定原子的化学状态。
-表面分析：通过测量不同能量的X射线和测量发射光电子的能量和强度，可以得到元素的谱图。
X射线的能量可以调节，从而选取特定能量的X射线与特定元素相互作用，进一步确定元素的化学状态和相对丰度。
2.数据分析方法：XPS谱图包括两个主要部分：能级谱和分析谱。
能级谱用于确定元素的化学状态，分析谱用于计算元素的相对丰度。
-能级谱分析：1）首先，将能级谱分为两个区域：高分辨率核电子谱（Valence Band）和低分辨率核电子谱（Core Level）。
2）高分辨率核电子谱用于确定元素的键合状态和价态。
通过观察能级峰的位置和形状，可以判断原子是否在化合物中。
3）低分辨率核电子谱用于确定元素的元素组成。
通过测量特定能级的光电子峰的相对强度，可以计算元素的相对丰度。
-分析谱分析：1）利用分析谱可以计算元素的相对丰度。
分析谱根据元素的主要光电子峰的能量和强度来建立。
通过测量每个元素的主要光电子峰的峰强和标准物质的峰强，可以计算元素的相对丰度。
2）校正数据。
由于光电子的逃逸深度和电子的信号衰减，测量到的峰强可能与真实丰度有所偏差。
因此，需要进行校正，建立校正曲线，将峰强转换为相对丰度。
3.XPS仪器：XPS仪器由以下几部分构成：-X射线源：提供特定能量的X射线，用于激发样品释放光电子。
-能谱仪：包括投射能量分辨部分和检测器，用于测量发射光电子的能量和强度。
-样品台：用于固定和聚焦样品，可控制样品在X射线照射下的角度和位置。
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AvantageXPS分析软件基本分析方法1．进行全扫描
2．进行含量的精确计算3．进行分类拟合
在全图上用[ID]进行
全部扫描，此时为自
动扫描，还可以用ID
进行手动扫描，找到
自己觉得从在的元
素，进行寻找
在add peak中的smart（扣
背景）模式下进行精确计算，
选择要计算的高分辨扫描图，
选择高分辨扫描图，进行平滑处理（不进行add peak 处理），找峰，与相关元素的标准结合能进行比较，在中输入偏移的数值（注意查看是正偏移还是负偏移），之后在smart模式下进行拟
合（加峰add peak，按自己分析的此种元素可能存在的形式），蓝色为拟合后的线，越接近红线越好。
4．查图的信息
选中所要看的图的信息，点中，即可获取相关的图的信息
5．数据及图像导出
用选择数据存储目录以及存储格式，将数据导入Origin中进行作图。