《电子能谱-X射线光电子能谱报告峰拟合示例、报告、参数模板、统计方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子能谱-X射线光电子能谱报告峰拟合示例、报告、参数模板、统计方法（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、GB/T XXXXXXXXX 9 A A 附 录 A （资料性附录） 报告峰拟合示例 图A.1显示了一个表面有碳污染薄层的Al2O3样品的C1s的XPS谱图。图中表明来自碳的采集谱图经拟 合后存在四种化学态的峰。Shirley本底以及残差谱也在图中显示。 应注意的是， 选择该谱图拟合报告的参数是用来说明本标准的要求， 并不意味着这是用于拟合谱图 的推荐性方法。 注：用于拟合处理的谱峰与计算本底和Thermo Fisher Scientific提供的残差数据一并给出。 Figure A.1 表面有碳污染薄层的Al2O3样品的C1s谱图 表A.1与表A.2报告了本标准描述的所有参数。 表A.1列举
2、了与全谱相关的参数， 而表A.2给出了用于 谱图中单个峰的参数以及峰拟合约束。这些表由Thermo Scientific Avantage数据系统导出。为适合本 标准，格式已做了修改与缩减。这些表格的格式代表用于报告峰拟合参数的合适的方法，但是也可以使 用任何明确报告参数的格式。 当在分析中拟合单个谱区域，需要表A.1报告的数据。通常情况下，在给定分析中需要拟合一个以 上的谱区域，表A.1中的许多参数将适用于所有的谱区域，则仅需要报告一次。只有那些对于每个谱区 域都不同的参数需要分别对每个区域报告。 这些可能是小标题“谱图”、“本底”以及卡方值下面的参数。 表A.1图A.1所示用于谱图峰拟合之
3、前的实验条件与参数 项目 条款 报告值 能谱仪 型号 4.2 Thermo Scientific ESCALAB 250Xi 谱图类型 4.2 扫描（模式） 可调节狭缝/狭缝宽度 4.3 非可调节狭缝 通过能 4.3 20 eV 探测器类型 4.4 6通道电子倍增器 GB/T XXXXXXXXX 10 X射线源 类型 4.5 Al K 使用单色器 4.5 是 X射线束斑大小 4.5 500m 谱图 元素一致性 4.6 C1s 结合能范围 4.7 281.8至292.5 eV 步长 4.8 0.1 eV 最大强度 4.4 6839 counts，27400 counts/s 荷电补偿 使用 4.
4、9 否 谱图位移 4.9 不需要 本底 类型 5.5 Shirley迭代 低结合能端 5.2 281.8 eV 高结合能端 5.2 292.8 eV 终点平均值范围 5.3 0.5 eV（在高结合能与低结合能处） 拟合本底应用 5.3 拟合过程中计算 拟合方法 使用的软件 5.12 Thermo Scientific Avantage 5.926版本 类型 5.12 Powell 峰形模型 5.10 高斯-洛伦兹 减小1 2（定义见D.1.5） 10.2 0.75 谱图前处理 卫星峰扣除 第7条款 不需要 双峰扣除 第8条款 不适用 谱图去卷积 第9条款 不适用 注：为方便使用，附录C提供了空
5、白模板用于记录这些参数，所示格式并不强制使用。 GB/T XXXXXXXXX 11 表A.2图A.1中所示谱图拟合过程中计算的参数与拟合中所使用约束的峰表格示例 峰 参 考 峰标 签 峰结合 能/eV 结 合 能 的 标 准 偏差 /eV b 峰高 /counts 面积 （cps.e V） 面积的 标准偏 差/% b FWHM /eV L/G 混 合 （%） 结果 拖尾混 合（%） 拖 尾 高 度 （%） 拖 尾 指 数 A 峰 A 约 束 C1s A 285.53 c 0.008 4720 22248 10 1.13 0.5- 3.5 18 100 fixed d 0 fixed d 0 f
6、ix ed d B 峰 B 约 束 C1s B 284.67 0.03 1804 10104 6 1.34 18 A*1 e 100 fixed d 0 fixed d 0 fix ed d C 峰 C 约 束 C1s C 286.12 0.03 1198 14548 5 2.91 18 A*1 e 100 fixed d 0 fixed d 0 fix ed d D 峰 D 约 束 C1s D 289.62 0.02 506 3451 3 1.63 18 A*1 e 100 fixed d 0 fixed d 0 fix ed d 注：此表未提供模板，因为所用格式可能要适合所使用的软件。 a
7、 峰标签最好可能包含某一种化学态，例如，峰标签C 1s D可以标注为C 1s (O=C-O)。 b 使用附录D所述的方法计算这些参数的标准偏差 c 如果约束行中的单元格是空白的，这意味着参数可以取拟合程序计算的任意值。 d 如果“fixed”一词出现在约束单元格中，它意味着该参数由分析者所选且在拟合处理中不能改变。 当拟合处理中包含峰不对称，则要用到此表中的“拖尾”部分。此例中，如果拖尾混合比例是100%，则 拟合的峰必须是对称性的。 e C1s B、C1s C和C1s D峰的L/G混合（%）必须要取和C1s A峰的L/G混合（%）相同的值。 GB/T XXXXXXXXX 12 B B 附 录
8、 B （资料性附录） 多层数据组峰拟合报告 许多类型的XPS测试都需要多次采集某种给定元素或多种元素的谱图。这种测试的一个例子就是深 度剖析数据的采集。 许多情况下， 需要拟合在这种实验中采集的所有峰或者来自某种给定元素或多种元 素的所有峰。本附录提供了这种情况下如何报告峰拟合的例子。为方便起见，选择了此示例的格式。如 果在用于峰拟合的软件中容易生成， 可以使用其它格式。 本附录的目的是说明应报告的峰拟合处理的方 法，它不提供峰拟合处理的说明或建议。实验程序的其它方面可能需要报告，对于深度剖析，包括离子 束性质、束流束能量、光栅面积、每层的刻蚀时间等。报告实验方法中这些方面的要求不在本标准的范
9、 围内。 本附录中使用的例子来自于对二氧化硅基底上含碳材料的深度剖析。 为方便起见， 这里只考虑对碳 的剖析。通常情况下，当进行深度剖析时，谱图来自于对每一个相关元素的测量，然后使用一定能量的 离子束刻蚀样品并重复采集谱图。 重复该循环直到达到所需的深度， 则可以获得来自样品中每一层的谱 图。 为了从数据中提取所需要的信息， 对数据组中每一层的一些或所有元素的峰进行拟合通常是必要的。 图B.1显示了一个50层的深度剖析中第9层的C 1s谱图。在该剖析中它用作拟合所有C 1s谱的参考谱 图。该谱图拟合为两个峰，标记为“C 1s(低结合能)”和“C 1s(高结合能)”，然后在同一图中将峰面 积对“
10、刻蚀层”作图作为深度剖析。横坐标轴可以用其它单位表示，如“刻蚀时间”或“深度”，可以 由分析者选择。 图解 1 C 1s(低结合能) 2 C 1s(高结合能) 注1 在该样品中50层（或者深度）的每一层采集谱图。为了进行峰拟合，来自第9层的拟合的C 1s 谱作为参考谱。所有50层的拟合谱图构建了峰面积剖析。 注2 数据由Thermo Fisher Scientific提供。 图B.1含碳层深度剖析示例 此例中， 所示谱图经拟合用作参考谱。 应采用附录D所说明的以及第6条款所述的方法报告该谱图拟 合。这里不再赘述。 当应用于数据组中的其它峰时，如果峰拟合参数值被固定或加以约束，则应予以报告。报告
11、方法如 表B.1所述。 GB/T XXXXXXXXX 13 表B.1 在深度剖析的构建中可用于报告峰拟合参数约束方法的表格示例 数据组的层数 50 层拟合 所有 参考层 9 峰标签 C 1s(C 1s(低结合能低结合能) ) C 1s(C 1s(高结合能高结合能) ) 拟合参考层中峰的结合能 a 284.3 eV 285.5 eV 用于其它层的限定 284.3 eV 固定 约束在285.5至286.7 eV范围内 参考谱的半高全宽 a 1.57 eV 1.57 eV 参考谱的半高全宽 约束在1.0至1.8 eV范围内 等于C 1s(低结合能)的值 参考谱的L/G 混合/% a 18.6 18.
12、6 a 如果报告了表A.2的等效值，则这些行可选。 其它层的L/G 混合/% 18.6 固定等于参考谱的值 18.6 固定等于参考谱的值 a 如果报告了表A.2的等效值，则这些行可选。 根据拟合层，表B.1列举了那些可能改变或潜在改变的参数。在此例中，已假定这些峰是对称性的， 但是如果拟合不对称峰，在报告中应包含所选的合适的参数。 如果拟合来自一个以上元素的峰作为剖析的一部分， 则应对每个拟合峰的元素提供如表B.1的表格。 如果用来自相同元素的几个参考谱拟合实验数据中的不同范围。 则应对该剖析中的每个范围报告如 表B.1的表格。 在此例中，参考谱取自所分析的数据组。如果从不同数据组中选取参考谱
13、，则报告要求保持不变。 GB/T XXXXXXXXX 14 C C 附 录 C （资料性附录） 报告峰拟合参数模板 项目 报告值 能谱仪 型号 谱图类型 可调节狭缝/狭缝宽度 通过能 探测器类型 X射线源 类型 使用单色器 X射线束斑大小 谱图 元素一致性 结合能范围 步长 最大强度 荷电补偿 使用 谱图位移 本底 类型 低结合能端 高结合能端 终点平均值范围 拟合本底应用 拟合方法 使用的软件 类型 峰形模型 约化1 2 谱图前处理 卫星峰扣除 双峰扣除 谱图去卷积 GB/T XXXXXXXXX 15 D D 附 录 D （资料性附录） 统计方法 D.1 定义和公式 本附录提供一些定义和公式
14、， 可能对拟合谱图的统计分析有帮助。 对于统计技术的详细描述可参见 参考文献5。如果测量统计符合泊松分布，则这些方法可以使用。 其它方法也可适用。 D.1.1 卡方 卡方由公式（D.1）计算给出： 这里 N 是谱仪的通道总数（即数据点的数量）； i 是通道数； ri 是通道i中谱的残差（包含计数总数，不是每秒计数）； ci 是扣本底前通道i的计数总数。 当已经正确完成拟合，则卡方值已最小化，其值变为2min。 D.1.2 约化卡方 约化卡方由公式（D.2）计算给出： 这里 N 是拟合谱图部分的能量通道数； M 是用于拟合处理中可独立调节的参数的数量。 D.1.3 拟合接受度 如果拟合可接受，则
15、约化卡方值将接近于1。与1偏差大意味着2min由随机统计认为太大或太小。与 1的偏差表明除随机计数统计外的其它因素影响拟合，这将取决于自由度的数量。例如，如果N-M是30， 且约化卡方值在0.5至1.8范围之外，则很有可能除计数统计外的其它因素影响峰拟合质量。如果N-M是 200，则范围变为0.7至1.3。这些值是用来作为指南的，并不是严格推导出来的。更严格的方法由参考 文献5给出。 如果约化卡方在可接受范围之外，则可能由于以下原因： a) 模型谱图不正确或不合适。例如，可能已经假定是高斯峰形，但实际上，它是不对称的； b) 模型谱图中峰可能被遗漏； GB/T XXXXXXXXX 16 c) 在测量谱图中可能有“尖峰”； d) 可能还未达到最优化的拟合。 D.1.4 估算峰位不确定度 如上所述，已经获得了 2的最小值，谱图中某一拟合峰的峰位应与产生最小2的值相比有少量变化， 而且在再次运行峰拟合程序之前要固定该峰位。这会导致产生一个新的 2值，与初始值相差2。该峰的 结合能标准偏差同样由公式（D.3）给出： 该程序可用于给定谱图中每个峰。 D.1.5 估算峰面积不确定度 通常，峰面积不用作拟合参数，因为它是由用于拟合峰的两个参数（峰
