如何處理XPS原始資料

盼了好久，終於盼來了XPS的分峰擬合教程！

拿到XPS的實驗結果，首先我們要會看XPS高分辨譜原始資料

XPS高分辨譜的原始資料一般為“.xls”檔案，開啟該檔案，我們可以看到各種特定元素的高分辨譜及對它們進行半定量分析的原始資料。如下圖：

記住，在進行分峰擬合前，我們需先對原始資料進行荷電校準

校準時一般用外來汙染碳（284.8 eV）作為基準，所用工具為“Origin”軟體。

首先，我們將各元素的高分辨譜的“關鍵資料（各元素的結合能和譜峰強度）”拷貝入origin的資料模組，如下：

注意上圖中有3列Y，為了便於成圖，選中上圖的D（Y）列，單擊右鍵，在跳出的小框中選擇“Set as X ”, 然後得到如下介面；

選中C1s（碳的高分辨譜資料）的“關鍵資料”——上圖藍色框對應的兩列，左鍵單擊“藍色框中的成圖按鈕”，即可得到C1s的譜圖，然後選擇"紫色框中的讀圖工具"，讀出C1s譜峰的橫座標, 即C1s的結合能(284.7eV), 如下：

由於外來汙染碳的標準值為284.8 eV, 故荷電校正值為284.8 eV - 284.7 eV = 0.1 eV。也就是說，此次測試的這個樣品，所有元素的結合能均需要 0.1 eV作為荷電校正，從而得到準確的結合能值。選中D（X2）列，右鍵，在彈出的小框中選擇“Set Column Values”；

然後在彈出的“sheet”中選擇Col(A), 輸入“Col(D) 0.1”，點選“Apply”如下：

用同樣的方法將A（X1）列——對應O1s（氧的高分辨譜資料）的結合能，所有資料加0.1。

接下來進入資料處理重要環節——分峰擬合

高分辨譜經過分峰擬合之後，才可以用來確定元素的化學態，或者通過反應前後樣品的高分辨譜圖比對來得到其表面電子結構的變化資訊。現在，我們用XPS的資料處理專業軟體——XPSpeak進行分峰擬合。

第一步 將經過荷電校正的資料轉換為“.txt”格式檔案，注意在“.txt”文件中，第一行要直接以資料開始，最後一行也要以資料結束，不能有空行或其它文字，否則將無法匯入XPSpeak 。

第二步 在XPS peak軟體中匯入“.txt”檔案，在XPS peak介面選擇 Data/Import(ASCII)；

選擇“XPSpeak-O1s.txt”檔案，即得到如下所示O1s的譜圖。

第三步 建立基準線。在Region視窗中，點選“Background”， 預設“High BE和Low BE”的資料不變，在“Background type”中選取Shirley,再通過輸入“Shirley Lineai”中slope的值，點選accept調整基準線，調整好後點“close”關閉小框。

第四步 加峰 點選Add peak選擇合適的Peak Type（如s、p、d、f，峰型別的選擇，不影響分峰），S.O.S選0。

在Position處輸入希望的峰位，需固定時則點fix前小方框，同法還可設定半峰寬（FWHM）、峰面積等。如要設定%Lorentzian-Gaussian則先去掉其fix前的√。如果對所新增峰不滿意，選擇“Delete Peak”去掉。如此重複，設定好後點選“Accept”完成對該峰的設定。注意，%Lorentzian-Gaussian值最後固定在20%左右。

同樣的方式，可以新增第二個峰。對於p,d,f軌道而言，譜線都有裂分，裂分的峰之間存在一定的關係，需要特別注意，以下為常見規則：

A. 對於p、d、f等能級的次能級（如p3/2、p1/2，為簡便省略/2，簡稱為p3、p1）強度比是一定的，p3:p1=2:1；d5:d3=3:2，f7:f5=4:3。在峰擬合過程中要遵循該規則。如Pb4f中同一價態的Pb4f7和Pb4f5峰面積比應為4:3。

B.對於有能級分裂的能級（p、d、f），分裂的兩個軌道間的距離也基本上是固定的。 如同一價態的W4f7和W4f5之間的距離為2.15eV左右，Si2p3和Si2p1差值為1.1eV左右，具體化學狀態下能級分裂的兩個軌道之間的距離會有不同。

C.對於同一元素的分裂軌道，其半峰寬應該儘量接近一致。對於同一儀器及儀器引數，各資料的GL高斯－洛倫茲比應保持一致（可直接採用預設值80）。

此處，可通過調節峰置、半峰寬和峰面積設定好“峰0”的引數，選擇“Accept”得到峰0，再通過“Add Peak”設定“Peak1/Peak2....”中的引數，得到相應的峰。注意，選擇峰位/半峰寬/峰面積等對應的“Constraints”,可以設定後當前峰對其它峰相應引數的數字關係。如下圖：

當峰大致確定好後，可選擇“XPS Peak Processing”中的峰號，選中相應的峰，並通過調節右框中的引數調節峰的形狀位置等，通過“Accept”確定或通過“Delete Peak”刪除選中的峰。待所有峰確定好後，選擇“Optimise All”，可多次點選以優化，得到初步分峰結果如下圖。注意，在對各峰進行調節的過程中請謹記以上A、B、C三條原則，反覆調節，儘可能讓擬合出來的資料和原始資料重合。

當一個元素分峰擬合好以後，可選擇“Region2、3.....”進入新的介面，如下圖：

再匯入校正好的其它元素的“關鍵資料”，按以上方法分峰擬合。

匯入校正好的“C1s”關鍵資料最終處理結果如下：

第五步 儲存並匯出擬合資料

擬合完成後，選擇“XPS peak processing ”中的“Save XPS”，將擬合結果儲存為.xps檔案，以便下次在這次基礎上繼續處理。

若擬合滿意了，則將擬合結果儲存為“.dat”檔案，(在XPS Peak Fit介面中，Data/Export(Spectrum)),將“.dat”檔案拖入origin中便可成圖。

至此，XPS原始資料的處理就差不多了。

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