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如何分析XPS图谱?

拿到XPS测试数据以后,复杂的谱图和无数的峰感到无从下手?想知道表面究竟有哪些元素?化学态是否符合预期?别急,本文华算科

拿到XPS测试数据以后,复杂的谱图和无数的峰感到无从下手?想知道表面究竟有哪些元素?化学态是否符合预期?

别急,本文华算科技不仅揭秘 XPS 背后的原理、谱图分析逻辑与数据拟合技巧,还附赠Avantage 软件下载指引,让你快速掌握XPS核心分析能力。

一、原理及特性

光电效应与结合能计算

爱因斯坦光电效应)经检测后,通过能量守恒推导电子结合能(EBEB−Wsp

hv为仪器功函数(固定值,由仪器校准)。具有元素 “”定性分析的核心依据1. 表面敏感性光电子强度Ⅰ=exp(−d/λ)

λ,反映表层信息2. 化学位移化学环境不同EB。例如:

S 元素中,硫化物(S²⁻)S 2p₃/₂约 161.5eV,硫酸盐(S⁶⁺)则高达 169eV。

价态升高(失电子),E增大;价态降低(得电子),E减小XPS 图谱包含基于理论的和依赖物理化学性质的(如)。同一元素会因激发多个轨道电子出现多组峰,,以 “” 标记(如 C1s、Al2p),是主要依据关注()、(与表面元素浓度成正比)、(FWHM,常规高分辨窄扫图谱 FWHM 为 0.3~1.7eV,拟合建议控制在 0.5eV~2.5eV)需具备意识,并非所有出峰都来自待测元素,如 Zn 和 In 元素光电子信号可能干扰 Pb、Fe、Ti 的谱峰,可借助Avantage软件下载的谱峰干扰结合样品与全扫谱图定性判定谱峰归属。

三、如何分析XPS谱图

1. 全谱宽扫定性

素表面元素组成信息,匹配各元素特征结合能,确定元素种类,为后续窄扫分析奠定基础例如从全谱中可初步判断是否含 C、O、Mg、Si 等元素。

2. 高分辨窄扫化学态分析

特征轨道峰位校准干扰识别分峰拟合解析重叠峰混合化学态Avantage软件下载),选择 Linear背底扣除方法,设置拟合范围(去除非特征范围)、谱图移动范围(如 Max Shift 2.00eV)及步长精度(如 Step 0.020eV),对参考图谱进行微小平移优化,拟合后勾选目标峰进行定量分析。

3. 拟合参数优化要点

半高宽(FWHM):一般控制在 0.5~2.5eV,建议优先控制在 0.5~2.0eV,避免过宽或过窄脱离样品物理化学意义,如 O1s 拟合中 FWHM 为 2.50eV 符合要求,3.25eV 因过宽不满足实际情况。

L/G 混合比:默认值可满足多数情况,若放开拟合,高斯分布占比建议控制在 20~50%,确保谱峰形状符合实际;拟合非对称峰时需同步优化Tail Mix、Tail Height、Tail Exponent等参数。

化学态命名:结合Avantage软件(XPS 分析的核心在于 “”,熟练掌握的,,可有效解决中的常见问题,为材料研究提供可靠的表面信息支撑。