Аппроксимация пиков РФЭС в браузере: коррекция заряда, фон Ширли, дублеты и атомные %

Попробуйте просмотрщик РФЭС здесь

Попробуйте здесь

Зачем аппроксимировать данные РФЭС в браузере?

Данные РФЭС часто приходят из центра коллективного пользования в виде файла VAMAS или текста. Чтобы их прочитать, нужно скорректировать заряд, убрать фон, аппроксимировать компоненты и пересчитать площади в состав. Полные программные пакеты делают это хорошо, но не всегда под рукой. Просмотрщик охватывает основные шаги на одной странице — для первого знакомства, обучения или проверки присланной кем-то аппроксимации.

Кратко о теории

Энергия связи. Рентгеновское излучение выбивает электроны с остовных уровней. Спектрометр измеряет их кинетическую энергию, и BE = hν − KE, а работа выхода учитывается калибровкой. Al Kα даёт hν = 1486,6 эВ, Mg Kα — 1253,6 эВ. Выходят только электроны из верхних нескольких нанометров, поэтому РФЭС видит поверхность.

Химический сдвиг. Связи с более электроотрицательными атомами сдвигают остовный уровень к большим энергиям связи. В C 1s ниже всего C–C/C–H, затем C–O, C=O и O–C=O.

Коррекция заряда. Диэлектрики заряжаются, и все пики смещаются на одну и ту же величину. Обычно пик C–C/C–H адвентивного углерода принимают за 284,8 эВ — это значение по умолчанию в просмотрщике. Некоторые лаборатории используют 285,0 эВ. Это соглашение с известными ограничениями, поэтому указывайте, какое значение вы использовали.

Фон Ширли. Электроны, теряющие энергию на выходе, повышают сигнал со стороны больших энергий связи от каждого пика. Фон Ширли моделирует эту ступень.

Спин-орбитальные дублеты. Уровни p, d и f расщепляются на два пика с фиксированным соотношением площадей: 1:2 для p, 2:3 для d и 3:4 для f. Расщепление зависит от элемента, например около 13,6 эВ для Fe 2p в таблице просмотрщика.

Атомные %. Разделите площадь пика каждого элемента на его коэффициент чувствительности, затем нормируйте результаты на 100 %.

Какие файлы можно открыть

• VAMAS (.vms) — обменный формат ISO 14976 — с регулярными сканами.
• Текстовый экспорт CasaXPS со столбцами K.E. или B.E.
• CSV, TXT, DAT или TSV со столбцом энергии и столбцом интенсивности.

Открывайте по одному файлу. Каждая область файла получает свою кнопку над графиком. Для практики скачайте пример .vms с обзорным спектром, C 1s и O 1s. Все примеры смоделированы.

Как аппроксимировать область: пошагово

1. Нажмите Открыть файл РФЭС или перетащите файл. Или нажмите пример: C 1s (полимер), Si 2p (Si / SiO2), Дублет Fe 2p, Обзорный спектр или Пример .vms.
2. Если данные в кинетической энергии, установите для Оси энергии значение «Кинетическая энергия» и выберите Источник.
3. Нажмите Задать по C 1s или введите Сдвиг заряда (эВ). Опорное значение по умолчанию 284,8 эВ, его можно изменить.
4. Выберите область, проверьте Остовный уровень (например, C 1s) и выберите Фон. Увеличьте нужный участок и нажмите Окно аппроксимации = текущий вид или используйте Вся область.
5. Нажмите Авто-пики, или выберите Добавить пик и нажмите на график, или нажмите Шаблон C 1s. Затем нажмите Аппроксимировать.
6. Правьте в таблице метку, BE, FWHM, %L или тип дублета, фиксируйте значения или перетаскивайте пики в режиме Переместить пик. Снова нажмите Аппроксимировать.
7. Проверьте огибающую и линию остатка под спектром. Затем нажмите Экспорт PNG или Экспорт CSV.

Что умеет просмотрщик

Как использовать на занятиях и в лаборатории

• Обработка поверхности полимеров: аппроксимируйте C 1s до и после плазменной обработки. Рост компонент C–O, C=O и O–C=O указывает на окисление поверхности. РФЭС видит только верхние несколько нанометров. Для объёма полимера определите температуру плавления и кристалличность в просмотрщике ТГА и ДСК.
• Естественный оксид на кремнии: пример Si 2p показывает Si как узкий дублет, а SiO2 — как более широкий пик при большей энергии связи.
• Неизвестные поверхности: откройте обзорный спектр, чтобы увидеть, какие элементы присутствуют.
• Состав: аппроксимируйте C 1s и O 1s в примере .vms и прочитайте отношение O/C в блоке атомных %.

Советы и ограничения

• Каждой компоненте нужна химическая причина. Дополнительные пики всегда уменьшают остаток, но это не делает их реальными.
• Металлам часто нужна асимметричная форма линии, которую просмотрщик не моделирует. Спектры 2p переходных металлов также могут показывать сателлиты и мультиплетное расщепление, поэтому простая аппроксимация дублетом — приближение.
• Встроенные коэффициенты чувствительности — приблизительные значения для Al Kα относительно C 1s = 1. Для реальных чисел вводите коэффициенты из библиотеки своего прибора.
• Литературные энергии связи разбросаны на несколько десятых эВ. Проверяйте предложенные отнесения по справочнику.

Другие бесплатные просмотрщики данных