Avantage_-_定量分析与数据处理方法.pdf

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1、Avantage:定量分析与数据处理方法光电子能谱表面分析应用培训2008.5,济南麻茂生中国科学技术大学主要内容(Outline)òAvantage功能简介ò定量分析原理与方法ò实验数据处理方法一、Avantage功能简介òAvantage数据系统是基于视窗操作系统的。易于和第三方软件集成。òAvantage数据系统提供实验控制、数据采集、数据处理和报告输出等全面的功能特性，是一个操作灵活方便、功能全面的能谱仪数据系统软件包。ò安全性通过不同级别的用户允许访问软件的不同部分而得到改进。专家用户可以访问允许设置

2、仪器参数的软件部分。临时的或新手用户被限制到数据采集，使用选择预设参数，和数据处理。系统易于用口令进行保护。Avantage界面工具栏PeakTableFitTable实验树属性对话框多窗口数据显示区1、数据采集òAvantage完全自动控制和管理数据采集的各个方面,包括:ò样品对准ò谱仪及其相关的透镜与检测器ò单色的和非单色的X射线源ò离子枪ò中和电子枪1.1、实验树ò在一个实验中所有的实验参数都可以用实验“树”的概念来进行任意的组合和控制。ò实验的不同部分被定义为树中的“对象”。随着实验的进行，包含在每个对

3、象中的指令就被依次执行。如果在特定的对象处存在分枝，则在转移到此层次中同级别的下一个对象上之前先执行分枝中包含的指令。ò树的结构与视窗资源管理器中的目录结构类似。实验树的项可以象视窗资源管理器中文件或文件夹的操作方式那样来进行复制和粘贴或从其它实验中输入。ò一旦实验建立，这一强大的特性使得仪器能够完全无人照料地运行。1.2、对象属性ò一旦确定了树的结构，每一个对象的属性也就定义好了。这些可以通过选择适当的对象并显示属性对话框来实现。ò实验树中各类对象都有类似的对话框显示。ò整个实验树及每个对象的属性都可存储下来

4、用于后续的样品，而且所有的采集参数与数据一起被存储下来。2、数据处理òAvantage提供了较全面的谱图分析和处理工具。它提供了许多像谱峰鉴别和谱峰定义等的标准数据处理工具，同时也包含许多谱图分析的高级功能。ò谱峰鉴别ò定量分析ò谱峰拟合ò角分辨XPS与深度剖析ò多维数据显示ò图象显示和处理多维数据显示ò多维(multilevel)数据可以不同的方式显示。可用工具条按钮(buttons)或菜单项（主菜单或鼠标右键的弹出菜单）来激活这些不同的显示模式。多维数据显示二、定量分析方法(Quantification)ò

5、在表面分析研究中我们不仅需要定性地确定试样的元素种类及其化学状态，而且希望能测得它们的含量。对谱线强度作出定量解释。òXPS定量分析的关键是要把所观测到的信号强度转变成元素的含量，即将谱峰面积转变成相应元素的含量。这里我们定义谱峰下所属面积为谱线强度。ò实用XPS定量方法可以概括为标样法，元素灵敏度因子法和一级原理模型。ò标样法需制备一定数量的标准样品作为参考，且标样的表面结构和组成难于长期稳定和重复使用，故一般实验研究均不采用。目前XPS定量分析多采用元素灵敏度因子法。该方法利用特定元素谱线强度作参考标准，测

6、得其它元素相对谱线强度，求得各元素的相对含量。1、定量分析基础：一级原理模型ò从光电子发射的“三步模型”出发，将所观测到的谱线强度和激发源，待测样品的性质以及谱仪的检测条件等统一起来考虑，形成一定的物理模型。由于模型涉及较多的因素，目前还缺乏必要精度的实验数据，因此一级原理模型计算还未得到真正应用。−zλθ()EcosI=⋅KT()E⋅L()γσ⋅⋅n(z)⋅edz⋅ijijij∫i其中:I为i元素j峰的面积，K为仪器常数，T(E)为分析器的传输函数，ijL(γ)是i元素j轨道的角不对称因子，σ为表面i元素j轨

7、道的的光电离截ijij面，n(z)为表面i元素在表面下距离z处的原子浓度，λ(E)为光电子的非弹i性平均自由程，θ是测量的光电子相对于表面法线的夹角。此外，样品表面粗糙度，检测面积，电子探测器效率等。2、元素灵敏度因子法ò原子灵敏度因子--由标样得出的经验校准常数。ò该方法利用特定元素谱线强度作参考标准，测得其它元素相对谱线强度，求得各元素的相对含量。ò元素灵敏度因子法是一种半经验性的相对定量方法。ò对于单相均匀无限厚固体表面:IKij=⋅T(E)⋅Lij()γ⋅σλij⋅ni⋅(E)cosθ因此，nIii=⋅

8、j{(KT(E)⋅Lijγσ)⋅ij⋅λ(E)cosθ}=IijSijò式中S=K⋅T(E)⋅L(γ)⋅σ⋅λ(E)cosθ≈T(E)⋅L(γ)⋅σ⋅λ(E)定ijijijijij义为原子灵敏度因子，它可用适当的方法加以计算，一般通过实验测定。可取S=1作为标准来确定其它元素F1s的相对灵敏度因子。n∝I/S=Niijiji原子百分数的计算归一化面积(N)由谱峰面积(I)来计算AAN=