XPS原始数据处理之 Avantage 软件篇

前面我们介绍了很多XPS的基础知识，包括基本原理，谱图类型☞从原理到实例教你玩转XPS，今天咱们更进一步，从测试中得到的原始数据开始谈起，分享一下XPS原始数据的处理，希望对大家有所帮助~

在昨天的分享中，我们提到XPS定性分析包括全谱扫描和高分辨谱，其中全谱扫描不需要经过特别的处理，因此在这里不做过多介绍，大家对照前两期内容应该很容易实现全谱分析，得到自己想要的信息（主要是样品所含元素种类的鉴定），这里主要介绍高分辨谱的数据处理与分析。

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XPS高分辨谱可以拿到什么数据？

一般而言，大家在做高分辨谱的时候，是期望看到表面某些元素的电子结构信息，判断该元素的化学态以及所处的化学环境等等，进而说明样品的表面结构或其变化。故此，XPS的高分辨一定是有针对性的，所要测的元素也是大家很明了的。

在上一期我们说过，对于绝缘体或者半导体而言，具有荷电效应，因此除了大家想要测的元素之外，一般测试的时候还需要测一个C的高分辨谱，用于荷电校正。

国内像XPS这样的大型仪器一般都有专人进行测试，因此我们所得到的原始数据一般为xls文件。下图所示为Pb3O4的XPS原始数据，除了Pb, O之外，还有C的高分辨谱以及各元素的半定量分析结果。

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荷电校正

拿到XPS高分辨谱，第一步是要进行荷电校正，得到准确的结合能数据。那么如何进行校正呢？上一期分享中我们已经说过，荷电校正一般将外来污染碳（284.8 eV）作为基准。具体如何操作呢？

A. 计算荷电校正值。

具体操作：将C1s的数据复制到origin中，做成曲线图，并通过数据读取工具来识别C1s谱中的峰值坐标（主要是结合能）。

以下图为例，C1s的结合能为284.5 eV，而外来污染碳的标准值为284.8 eV,因此，荷电校正值为284.8-284.5 eV=0.3 eV。也就是说，此次测试的这个样品，所有元素的结合能均需要+0.3 eV作为荷电校正从而得到准确的结合能值。

补充说明：对于样品中本身就含碳的样品，采用C1s来进行荷电校正的时候一定要小心。如果样品本身导电，实际上可以不用荷电校正。如果样品本身导电性较差，而样品中又含碳，那么需要对样品进行分峰，分峰之后找到外来污染碳的谱峰，将其作为基准进行校正才是准确的（并不是哪个峰最强就将其作为基准）。实际上，荷电校正值一般不会超过0.5 eV. 如果本身含碳，也可以采用喷金的方法，以Au4f7/2(84.0 eV)作为基准来进行荷电校正。

B. 对每一个高分辨谱进行荷电校正

具体操作：将各元素的元素数据（结合能与谱线强度）拷贝到origin中，以结合能为X轴，谱线强度为Y轴，将X轴加上荷电校正值对其进行荷电校正。

下图所示为具体操作（荷电校正值为上面所算的0.3 eV）：

经过这样的操作之后，origin的表中所显示的就是校正过之后的结合能与谱峰强度。

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数据分析

高分辨谱经过分峰拟合之后，就可以用来确定元素的化学态了，或者通过反应前后样品的高分辨谱图对比来得到其表面电子结构的变化信息等等。相关内容上期已经讨论过了，这里不再重复。今天的重点是XPS高分辨谱的分峰拟合。

不过XPS的数据处理采用更加专业的软件会更加方便，比如Avantage、XPSpeak, CASAXPS等，这里我们简单来分享下  Avantage 的使用。接下来几期会介绍XPSpeak软件的使用，以及更高阶的应用。

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。

2.扣除 X射线伴峰（Satellite Subtraction）—此步骤仅适用于双阳极 XPS

a、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。

定量结果如下图所示：

4.定量数据及谱图数据的导出（如 Excel数据格式）

a、选中所有 XPS 谱图（包括 Survey 谱图及元素的窄扫谱图），同 3.1.b 操作。然后点击工具栏中的“X”图标，选择“Report Options”。

b、在弹出的窗口中的“File Path for Excel Document”一栏中输入数据文件保存的地址与名称，也可以通过“Browse”直接搜索地址，然后点“OK”生成一个 Excel数据文件的地址。

c、再次点击工具栏中的“X”图标，选择“Report to …”就可以自动生成 Excel数据文件。

四、 多化学态元素的分峰处理

1.选峰

用鼠标指针选中需要进行分峰处理的某个元素的窄扫谱图，然后用双竖线指针在该谱图中选取分峰范围。注：起点与终点应选在本底较平滑的位置。

2.对谱图进行分峰

选择工具栏中的“Peak Fit”图标，在弹出的窗口中先选取“Add Fitted Peak”，其中“Peak Background”类型选择“Smart”。然后在需要进行分峰处理的谱图界面上通过移动三竖线指针来选取所要加峰的位置（注：具体的不同化学态结合能数据可参考文献或XPS手册），位置选好后点击“Peak Fitting”窗口中的“Add Peak”即可在谱图上加峰。依此方法可以加多个峰。

注：分峰参数的设定（在谱图上的Peak Fit界面，操作方法见上图左侧箭头指示及标注说明）

——所有的分峰参数可以通过直接点击在谱图上进行手动调整；

——对于有相关性的峰之间，其分峰参数中的“Peak/BE”，“FWHM/eV”以及“L/G%”都可以进行相关性设置，如下图所示：

3. 对谱图进行峰拟合

在“Peak Fitting”窗口中选择“Fit Peaks”，然后点击“Fit This Level”即可对多峰进行拟合。根据峰拟合的情况，可多次点击“Fit This Level”，直至得到满意的拟合结果。完成后最后点击“OK”或“Accept”。

4. 峰拟合数据的导出（如Excel数据格式）

方法同定量数据及谱图数据的导出，具体操作见3.4。即选中所有XPS谱图（包括Survey谱图及元素的窄扫谱图），然后点击工具栏中的“X”图标，选择“Report Options”；在弹出的窗口中的“File Path for Excel Document”一栏中输入数据文件保存的地址与名称，也可以通过“Browse”直接搜索地址，然后点“OK”生成一个Excel数据文件的地址；再次点击工具栏中的“X”图标，选择“Report to…”，就可以自动生成Excel数据文件。

注：以上是应用Avantage软件中一些基本工具进行XPS谱图处理的相关步骤，若要使用软件中的其它特殊工具，如平滑工具“Smoothing”，去除脉冲工具“Manual Spike Editor”，谱图比对工具“Lightbox Compare”等对谱图进行特殊处理，具体操作方法可以参阅软件中的“Help”文件。

至此，关于使用Avantage处理XPS数据的方法大致交代完了，下一期介绍XPSpeak处理XPS原始数据。敬请期待~

（本文整理自研之成理、小木虫等，如需转载请后台留言）

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