中国科学技术大学：《X射线光电子能谱学 X-Ray Photoelectron Spectroscopy》课程教学课件（原理、方法和应用）第7章 数据处理方法

中国斜学我术大享 University of Science and Technology of China 第7章数据处理方法 谱图分析 2. 谱图修正 3. 谱峰拟合

第7章 数据处理方法 1. 谱图分析 2. 谱图修正 3. 谱峰拟合

7.1、谱图分析 鉴别谱峰 )数据：全谱(Survey Scan) )方法：自动手动按照能量范围或元素 〉工具：标准谱图手册、数据库 化学态分析 >XPS Web数据库： http://srdata.nist.gov/XPS/ 中国绅学我术大学 University of Science and Technology of China

7.1、谱图分析 鉴别谱峰  数据：全谱（Survey Scan)  方法：自动/手动按照能量范围或元素  工具：标准谱图手册、数据库 化学态分析  XPS Web 数据库： http://srdata.nist.gov/XPS/

7.1.1、鉴别谱峰（按元素） Avantage-[Procesting View:#21 a☒ Dg名日￥助色里9)》外1■？色4目●回四￥？ 0 格每■手qggK孟生贬5好☒白留M巴区 A Survey ID by Element D by Range Aedk Ta☐ gg平日 9888 Pek年表Mod所eg Load/Save 厂Showur Peak 600 500 300 Binding Energy (eV) ea NUM 中国绅学我术大学 Universtty of Science and Technology of China

7.1.1、鉴别谱峰（按元素）

7.1.2、鉴别谱峰（按能量范围 ) Avantage-Processing View:2 a☒ g名日名助启色？顿》》W1■：区4目●回面￥？ 父■ A Manual Peak I0 ID by by Range 2000001 年494220704阳郸424 i04ti0421o961001o241o010121o0e1o0# Zoom Cmtw102233日 wih64.25日 Elemer Probaby■50日 20000 1100 Close NavBar Ready NUM 中国绅学我术大字 University of Science and Technology of China

7.1.2、鉴别谱峰（按能量范围）

7.1.3、Auto-Peak ID Thermo Avantage Analy.Rcomn../Mot上rofeth。iage i uties -Angit辽Display Modes达Diply Optons WReportin 红D度A受光5AeA市兵 司四A公面⊙F直a怎9止a 图periment CT-1X Name TXFN Backgn Fle Name d3 335,6116836 12251400 6 4.600 113072 Smart 02p 91150145856 11041205415264 6300145405t DA-ICu2p Scan_1.VGD 1221941h0025011079smam0..4c1 Scan.O.VGD 2.24421.787a730107as5mmD.2psan1VG 4 A 0e 10 .0+ 成 Data Fodernget 水春十\@AA09.096241846·205e69 NavBar1令剂 ●6 中国绅学发术大学 Universtty of Science and Technology of China

7.1.3、Auto-Peak ID

7.2、谱图修正 >数据平滑：Savitzky-Golay,傅立叶滤波 >本底去除：线性，Shirley,Tougaard ，微分与积分 校正荷电位移 ，谱图比较/覆盖，归一化谱图 中国绅学我术大学 University of Science and Technology of China

7.2、谱图修正  数据平滑：Savitzky-Golay, 傅立叶滤波  本底去除：线性, Shirley, Tougaard  微分与积分  校正荷电位移  谱图比较/覆盖, 归一化谱图

7.2.1、数据平滑 实验谱图中包含有测量随机噪声。 数据平滑的目的就是消除这些高频噪声成分而不 失真地保留原始谱图中包含的涉及峰高和峰型的 所有信息。提高谱线的信噪比。 ，存在两种基本的平滑方法：使用卷积平滑函数与 应用傅里叶分析的频率滤波。 常用第一种平滑方法，尤其是多点移动平滑。 ,最常用的卷积程序是三次/四次函数一Savitzky- Golay,其次可采用高斯函数。 ,当平滑，点数取谱图中可分辨的最窄峰的FWHM所 含的数据，点数时，Savitzky-Golay函数效果最佳， 失真低。 中国斜草技术大学 niverstty of Science and Technology of Chin

7.2.1、数据平滑  实验谱图中包含有测量随机噪声。  数据平滑的目的就是消除这些高频噪声成分而不 失真地保留原始谱图中包含的涉及峰高和峰型的 所有信息。提高谱线的信噪比。  存在两种基本的平滑方法：使用卷积平滑函数与 应用傅里叶分析的频率滤波。  常用第一种平滑方法，尤其是多点移动平滑。  最常用的卷积程序是三次/四次函数—Savitzky￾Golay，其次可采用高斯函数。  当平滑点数取谱图中可分辨的最窄峰的FWHM所 含的数据点数时，Savitzky-Golay函数效果最佳， 失真低

7.2.2、本底去除 >在XPS谱和AES直接谱中，通常为较小的谱 峰叠加在大的本底之上。如果要检查谱峰的 细节，在某些情况下就需要进行本底去除 (如定量时测量谱峰强度时)。 ，最简单的本底去除方法是在用户感兴趣的谱 峰两端指定点间作直线一线性。 线性本底通常误差较大，是非物理的。 线性本底的改进涉及到的物理真实逼近— Shirly.本底。 中国绅学我术大字 University of Science and Technology of China

7.2.2、本底去除  在XPS谱和AES直接谱中，通常为较小的谱 峰叠加在大的本底之上。如果要检查谱峰的 细节，在某些情况下就需要进行本底去除 （如定量时测量谱峰强度时）。  最简单的本底去除方法是在用户感兴趣的谱 峰两端指定点间作直线—线性。  线性本底通常误差较大，是非物理的。  线性本底的改进涉及到的物理真实逼近— Shirly本底

线性本底 78278478s78s71871271471671872872272472s728738 Binding Energy 中国绅学我术大学 Universtty of Science and Technology of China

线性本底

非线性本底-Shirley Method 使用最普遍的非线性背景扣除方法 。该方法认为能量损失是常数，谱线上任 Bx1=a-bj0b 一点由非弹性散射电子引起的背景，只 [P+Q] 来源于更高动能电子的散射，正比于更 fypical start point 高动能的积分光电子强度（面积） B3 ● 所以任一能量的本底都正比于光电子能 -B2 谱中具有较高能量电子的总数目。 B1 。B(x)=b+(a-b)Q1(P+Q) Figure A3.8 Inelastic background determination.B()is the background at pointx in the spectrum which contains k equally spaced points 式中：P+Q为扣除背景后峰的总面积；Q 为动能E以上的光电子的积分强度 0=月∑y)-0.5y+) 。因为背景B(x)是未知的待求量，开始无法 计算面积P和Q,为此首先用常数背景 B1作为初值，计算出P、Q后再计算出 新的背景，如B2,如此反复迭代，直至收 710 敛为止。 Birdhg Ereray 中国绅学我术大学 University of Science and Technology of China

非线性本底 - Shirley Method            ( ) 0.5( ) x k k i x i Q h y y y  使用最普遍的非线性背景扣除方法  该方法认为能量损失是常数, 谱线上任 一点由非弹性散射电子引起的背景, 只 来源于更高动能电子的散射, 正比于更 高动能的积分光电子强度(面积)  所以任一能量的本底都正比于光电子能 谱中具有较高能量电子的总数目。  B(x) = b+ ( a- b)Q/(P + Q) 式中：P + Q 为扣除背景后峰的总面积；Q 为动能E 以上的光电子的积分强度  因为背景B(x)是未知的待求量,开始无法 计算面积P和Q, 为此首先用常数背景 B1 作为初值, 计算出P、Q后再计算出 新的背景, 如B2, 如此反复迭代, 直至收 敛为止