【XPS数据处理】之Casa XPS篇（后附下载地址及安装方法）
XPS即X射线光电子能谱分析（X—ray photoelectron spectroscopy)，是一种重要的材料表面表征技术。它不仅能为化学研究提供分子结构和原子价态方面的信息，还能为电子材料研究提供各种化合物的元素组成、化学状态、分子结构、等方面的信息。
目前，XPS 已成为一项必不可少的现代分析检测手段，其可以提供材料表面3~10 nm左右的元素组成及化学态信息，已被广泛应用于化学化工，材料，机械，电子材料等领域。
与其他表面分析手段俄歇电子能谱仪 (AES) 、二次离子质谱仪 (SIMS) 等相比，XPS的最大特点便是能获取丰富的化学信息，并且对样品表面的损伤最轻微, 定量分析效果较好。
通过XPS与离子刻蚀手段相结合，被广泛地应用于化学分析、材料开发应用研究、物理理论探讨等学术领域以及在机械加工、印刷电路技术、镀膜材料工艺控制、纳米功能材料开发等工业领域。
XPS首先是在二十世纪六十年代由瑞典科学家K.Siebabn 教授提出，原理基于光电效应，当一束特定能量的X射线照射到固体样品上时，便可将原子中的内层电子激发出来，激发出的光电子动能被能量检测器检测分析。
通过能量守恒方程即可求得样品中该电子对应的结合能。由于结合能是元素的指纹信息，当原子周围的化学环境发生变化, 元素内层电子结合能会随之变化。
因此可根据结合能变化推测元素的化学结合状态，即元素及化学态的定性分析。
然而，在实际表面分析研究中，我们不仅需要确定样品的元素种类及其化学环境，还需要求出其对应含量。在定量求取过程中，常常会遇到谱峰重叠的现象，这就要求我们对XPS数据进行准确分析。
如何通过软件更加方便快捷的帮助我们进行数据分析，发挥仪器软件的特长挖掘更多真实的样品信息，是值得仔细探讨的。
目前，XPS数据分析的软件很多，主流软件主要分为Avantage、Xpspeak、Origin、Peakfit、CasaXPS，本次我们主要介绍CasaXPS软件对于XPS数据的处理及处理过程中所遇到的一些问题。后附软件下载及安装地址。
CasaXPS初始页面
CasaXPS默认文件格式为.vms，测试仪器一般可以直接保存成为.vms格式，但一般情况下均保存为.txt、.dat、.excel等格式，这些格式文件一般不能直接被CasaXPS打开，需要通过进行转化方能正常被CasaXPS打开，转化步骤可直接在CasaXPS软件内部完成，但转化之前我们需要对数据进行如下处理：
将原始数据用Excel打开，将binding energy和intensity（CPS）/count 两列数据取出放在一个新建的txt文档下，删掉数据前缀名，只保留两列数据，确保数据格式符合X-Y两列。
将修改好的txt文档改为dat文档（直接修改后缀），然后将 dat文件放在一个只有dat文件的专门文件夹里，（如果这个文件夹里有其它格式的文件，那么就无法完成数据的转换）。
接下来是数据的转换，打开CasaXPS软件， 点击File-Convert选项，选中已保存好
File-Convert的.dat文件，即可直接打开所需处理的xps文件。
打开已保存好的.dat文件
定性分析主要是对xps谱图中各个峰进行归属，依次点击Options →Elements，调出Element library窗口，点击Periodic table，调出元素周期表，点击find peak，宽谱上各个峰就被归属了。但是，该操作归属的峰数量较多，分辨难度较大，需进行精细化处理。
Options →Elements
Element library→Periodic table
Find peak 后
精细化处理通过点击 Options →Annotation，调出Annotation窗口，点击peak labels，会出现很多峰相对应的信息如O1s、C1s等，点击其中一个，点Apply，峰就被标记出来，这样标记完所有重要而又明显的峰后，再次点击Options →Elements→Periodic table→Clear all elements， 峰归属与标记就完成了。
然后点击Options → Tile display，出现Tile display parameter窗口，点Display，该窗口的最下面有Title，在空白框里输入想命名的英文文件名，如GaN1 wide。
Options →Annotation →peak labels
归属完成状态峰
在定性分析的基础上，依次点击 Options →Elements→Periodic table→Find peaks， 宽谱上可能有的元素在周期表上为红色，选择想要计算元素含量的元素，点 击Creat Region ,就计算出了各个元素的含量，然后点击Clear all elements。
如图我们得到了O的含量
但有时会存在所表示元素含量与峰形重合，不利于我们观察和判断，需要对含量进行移位。开采用如下两种方法：
（1） 点击如下快捷键，即可移动含量文本框。
（2） 在annotation窗口下，点击annotation history,将其激活，会出现左图，有红色方框的说明能够移动，点住name上的红色方框，向右移动即可。
同样的方式转换.dat文件至.vms文件， 于CasaXPS中打开。后点击工作区，激活数据。首先点击wide-quantify 按钮，点击regions，再点击creat，出现下面界面。确保分峰区域处于拟合区域范围内。
wide-quantify →regions →creat界面
后在该页面点击component，在component状态下点击creat，根据谱图特点点击creat分出一个峰后先 拟合一下，再点击creat分第二个峰进行拟合。
图中紫色曲线为拟合曲线
此外，在拟合过程中还可通过确定residual S TD的值来判断拟合效果（其值越小，拟合效果越好），如下图所示红框处进行调用。下图所示蓝框处可降低谱图，方便我们拟合。
在component状态下点击creat，直至分出所有峰，点击 Fit component，出现以下界面。
最后，点击annotation 按钮，激活component，点apply，出现以下界面。完成分峰、拟合、 含量计算。如下图所示。
由于在测试过程中会发生结合能的偏移，完成分峰拟合含量计算之后就要进行荷电校正，我们的仪器一吸附碳的结合能284.6eV作为标准，进行校正，步骤如下：
点击options中processing按钮，出现如下窗口， 点击calibration，在measured后面空格中输入吸附氧测量值（金属化合物吸附氧一般处于529-530之间，我们取529.5）， 在true后面的空格中输入标准值， 将有图蓝色框中的两个选项打钩， 点击apply即可完成校正。
点击 save Tab Ascll to clipbard按钮，如下图所示。
后得到如下结果，将结果进行保存就可以导入origin中进行作图。（如果该步操作无法进行，可能是没有输入该软件的用户名和序列码，点击help下拉菜单about Casaxps,输入正确的用户名和序列号（用户名和序列号保存在SN.txt文本文档中），其它的操作如上。）
最新版本CasaXPS软件安装包及安装方法如下链接：
链接：
https://pan.baidu.com/s/1WsG59DtI1TjIdXirLRBXUw
提取码：1234
铅笔解析
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