Dopasowanie pików XPS w przeglądarce: korekcja ładowania, tło Shirleya, dublety i % atomowy
Krótka odpowiedź: otwórz plik VAMAS (.vms), tekstowy CasaXPS lub CSV w darmowej przeglądarce XPS MolDraw albo naciśnij C 1s (polimer). Naciśnij Ustaw z C 1s, aby skorygować ładowanie, pozostaw tło Shirleya, a następnie naciśnij Automatyczne piki lub Szablon C 1s i Dopasuj. Odczytaj % atomowy i wyeksportuj PNG lub CSV z tabelą dopasowania. Twoje pliki pozostają na Twoim urządzeniu.
Wypróbuj przeglądarkę XPS tutaj
Po co dopasowywać dane XPS w przeglądarce?
Dane XPS często przychodzą jako plik VAMAS lub tekstowy z laboratorium aparaturowego. Aby je odczytać, korygujesz ładowanie, usuwasz tło, dopasowujesz składowe i zamieniasz pola na skład. Pełne pakiety robią to dobrze, ale nie zawsze są pod ręką. Przeglądarka obejmuje podstawowe kroki na jednej stronie – do pierwszego przeglądu, nauczania lub sprawdzenia dopasowania, które ktoś Ci przysłał.
Teoria w skrócie
Energia wiązania. Promieniowanie rentgenowskie wybija elektrony z poziomów rdzeniowych. Spektrometr mierzy ich energię kinetyczną, a BE = hν − KE, przy czym pracę wyjścia uwzględnia kalibracja. Al Kα daje hν = 1486,6 eV, a Mg Kα 1253,6 eV. Uciekają tylko elektrony z kilku górnych nanometrów, więc XPS widzi powierzchnię.
Przesunięcie chemiczne. Wiązania z atomami bardziej elektroujemnymi przesuwają poziom rdzeniowy w stronę wyższej energii wiązania. W C 1s najniżej leży C–C/C–H, potem C–O, C=O i O–C=O.
Korekcja ładowania. Izolatory się ładują, a każdy pik przesuwa się o tę samą wartość. Typowym rozwiązaniem jest ustawienie piku C–C/C–H węgla przypadkowego (adventitious carbon) na 284,8 eV, co jest domyślną wartością przeglądarki. Niektóre laboratoria używają 285,0 eV. To konwencja o znanych ograniczeniach, więc podawaj użytą wartość.
Tło Shirleya. Elektrony tracące energię w drodze na zewnątrz podnoszą sygnał po stronie wyższej energii wiązania każdego piku. Tło Shirleya modeluje ten stopień.
Dublety spinowo-orbitalne. Poziomy p, d i f rozszczepiają się na dwa piki o stałym stosunku pól: 1:2 dla p, 2:3 dla d i 3:4 dla f. Rozszczepienie zależy od pierwiastka, np. ok. 13,6 eV dla Fe 2p w tabeli przeglądarki.
% atomowy. Podziel pole piku każdego pierwiastka przez jego współczynnik czułości, a następnie znormalizuj wyniki do 100%.
Pliki, które możesz otworzyć
- VAMAS (.vms), format wymiany ISO 14976, z regularnymi skanami.
- Eksporty tekstowe CasaXPS z kolumnami K.E. lub B.E.
- CSV, TXT, DAT lub TSV z kolumną energii i kolumną intensywności.
Otwieraj jeden plik naraz. Każdy obszar w pliku dostaje własny przycisk nad wykresem. Aby poćwiczyć, pobierz przykładowy plik .vms, który zawiera widmo przeglądowe, C 1s i O 1s. Wszystkie przykłady są symulowane.
Jak krok po kroku dopasować obszar
- Naciśnij Otwórz plik XPS lub upuść plik. Możesz też nacisnąć przykład: C 1s (polimer), Si 2p (Si / SiO2), Dublet Fe 2p, Widmo przeglądowe lub Przykładowy plik .vms.
- Jeśli Twoje dane są w energii kinetycznej, ustaw Oś energii na energię kinetyczną i wybierz Źródło.
- Naciśnij Ustaw z C 1s lub wpisz Przesunięcie ładowania (eV). Odniesienie wynosi początkowo 284,8 eV i można je zmienić.
- Wybierz obszar, sprawdź Poziom rdzeniowy (np. C 1s) i wybierz Tło. Powiększ i naciśnij Okno dopasowania = bieżący widok lub użyj opcji Cały obszar.
- Naciśnij Automatyczne piki albo wybierz Dodaj pik i stuknij wykres, albo naciśnij Szablon C 1s. Następnie naciśnij Dopasuj.
- Edytuj w tabeli etykietę, BE, FWHM, %L lub typ dubletu, blokuj wartości albo przeciągaj piki w trybie Przesuń pik. Ponownie naciśnij Dopasuj.
- Sprawdź obwiednię i linię residuów pod widmem. Następnie naciśnij Eksportuj PNG lub Eksportuj CSV.
Co potrafi przeglądarka
| Tło | Shirleya, liniowe lub brak, w wybranym oknie dopasowania. |
|---|---|
| Kształt piku | Iloczyn funkcji Gaussa i Lorentza, GL(m). |
| Dopasowanie | Piki automatyczne lub ręczne, szablon C 1s, blokady, Ta sama FWHM dla wszystkich pików i Dopasuj też %L. Podaje residuum RMS i, gdy to możliwe, zredukowane χ². |
| Dublety | Dublety p, d lub f z rozszczepieniem z wbudowanej tabeli, którą możesz edytować. |
| Przypisania | Sugerowany stan chemiczny dla każdego piku. |
| % atomowy | Z co najmniej dwóch dopasowanych obszarów, z edytowalnymi współczynnikami czułości. |
| Widmo przeglądowe | Lista pierwiastków z liniami, poziomem pewności i przybliżonym % atomowym. Obszary Augera są zacieniowane. |
| Eksport | PNG wykresu. CSV z danymi, tłem, składowymi, obwiednią, tabelą dopasowania i % atomowym. |
Jak używać jej na zajęciach i w laboratorium
- Obróbka powierzchni polimerów: dopasuj C 1s przed obróbką plazmową i po niej. Większe składowe C–O, C=O i O–C=O wskazują na utlenienie powierzchni. XPS widzi tylko kilka górnych nanometrów. Dla polimeru w masie znajdź jego temperaturę topnienia i krystaliczność w przeglądarce TGA i DSC.
- Natywny tlenek na krzemie: przykład Si 2p pokazuje Si jako wąski dublet, a SiO2 jako szerszy pik przy wyższej energii wiązania.
- Nieznane powierzchnie: otwórz widmo przeglądowe, aby zobaczyć, jakie pierwiastki są obecne.
- Skład: dopasuj C 1s i O 1s w przykładowym pliku .vms i odczytaj stosunek O/C z pola % atomowego.
Wskazówki i ograniczenia
- Każdej składowej nadaj uzasadnienie chemiczne. Dodatkowe piki zawsze zmniejszają residuum, ale to nie czyni ich prawdziwymi.
- Metale często wymagają asymetrycznego kształtu linii, którego przeglądarka nie modeluje. Widma 2p metali przejściowych mogą też wykazywać satelity i rozszczepienie multipletowe, więc proste dopasowanie dubletu jest przybliżeniem.
- Wbudowane współczynniki czułości to przybliżone wartości dla Al Kα względem C 1s = 1. Aby uzyskać rzeczywiste wartości, wpisz współczynniki z biblioteki swojego aparatu.
- Literaturowe energie wiązania różnią się o kilka dziesiątych eV. Sprawdzaj sugerowane przypisania na podstawie źródeł.
Pytania i odpowiedzi
Dlaczego wszystkie moje piki są ok. 1 eV wyżej, niż się spodziewam?
Próbka izolująca ładuje się, gdy opuszczają ją elektrony, i każdy pik przesuwa się o tę samą wartość w stronę wyższej energii wiązania. Naciśnij Ustaw z C 1s, aby przesunąć pik C-C / C-H do energii odniesienia, lub wpisz przesunięcie samodzielnie.
Ile składowych dopasować do piku C 1s?
Tylko tyle, ile uzasadnia chemia. Zacznij od wiązań, których spodziewasz się w próbce, utrzymuj podobne szerokości i dodawaj pik tylko wtedy, gdy residuum pokazuje wyraźny, powtarzalny kształt wyjaśniony znanym stanem chemicznym.
Dlaczego tło Shirleya zamiast liniowego?
Elektrony tracące energię w drodze na zewnątrz podnoszą sygnał po stronie wyższej energii wiązania piku. Tło Shirleya odwzorowuje ten stopień. Linia prosta może wystarczyć dla małych pików na płaskim tle.
Czy mogę wyznaczyć % atomowy z samego widma przeglądowego?
Tylko w przybliżeniu. Przeglądarka podaje przybliżony % atomowy w tabeli widma przeglądowego. Aby uzyskać lepsze wartości, dopasuj widma wąskiego zakresu każdego pierwiastka i użyj współczynników czułości z własnego aparatu.