标准规范下载简介
GB／T 41073-2021 表面化学分析 电子能谱 X射线光电子能谱峰拟合报告的基本要求.pdfICS 71.040.40 CCS G 04
GB/T41073—2021/ISO19830.2015
表面化学分析 斤电子能谱 X射线 光电子能谱峰拟合报告的基本要求
(ISO19830:2015,IDT
某化工厂压力管道安装施工方案7.2 多重谱数据集的峰拟合方法 7.3 约束传播 7.4 本底传播 8卫星峰扣除
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10 谱的去卷积· 1拟合质量与不确定度 11.1概述 11.2拟合质量 11.3结合能的不确定度 11.4峰面积的不确定度 附录A（资料性）报告峰拟合示例 附录B（资料性） 多层数据集峰拟合报告 附录C（资料性） 报告峰拟合参数模板 附录D（资料性） 统计方法 参考文献
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件等同采用ISO19830：2015《表面化学分析电子能谱X射线光电子能谱峰拟合报告的基 本要求》。 本文件增加了“规范性引用文件”一章。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国微束分析标准化技术委员会（SAC/TC38)提出并归口。 本文件起草单位：中国科学院化学研究所、中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院。 本文件主要起草人：赵志娟、邱丽美、刘芬、章小余、王岩华。
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许多材料表面所获得的X射线光电子能谱（XPS)谱图比较复杂，且常含有重叠或者不能分辨的 峰。分辨不足可能是由于仪器参数、X射线线宽、跌迁的自然线宽或者所有因素共同作用所致。因此 经常有必要使用数学方法拟合XPS谱图中的某些或所有峰，来确定每个峰包络线中所含各组分峰的位 置与强度。产生总的峰包络线并对存在的各化学态进行定量，这通常是识别化学态的第一步。因此，分 析者必须确认峰拟合后报告的每个峰的位置（用于确定化学态）与峰面积（用于精确定量）。 该数学方法应用模型峰与本底形状，为了获得实验数据的最优拟合，定义的参数是可变的。最常见 模型峰的峰形是高斯与洛伦兹函数的组合。 峰拟合后应报告的参数大多是定义那些曲线的参数。其他因子由分析者选择，以确保峰拟合处理 结果符合峰包络线的化学意义描述，或者使拟合过程所需的时间最短。分析者所做的操作包括： 选择在拟合中固定的参数值； 确定拟合中可变参数值的范围； 一 将一个参数值与另一个参数值进行数学关联。 峰拟合是一种获得可能与分析表面化学性质相关的定量与定性结果的纯数学处理。拟合结果将依 赖于分析者对参数和约束的选择，该选择会影响分析者从峰拟合结果中获得的解释性结论。因此，报告 这些参数和束是重要的。这将充许其他分析者进行如下操作： 一评估由峰拟合所得结论的可靠性与有效性； 一对同一数据集重复峰拟合处理可以得到相同的结果； 对由类似样品获得的数据重复峰拟合过程，可以进行数据集的有效比较。 大多数用于XPS数据处理的软件包都包含峰拟合程序。这些程序允许操作者选择合适的参数以 及使用所需的约束条件进行拟合处理。很可能软件会提供报告这些信息的输出以及方便拷贝用于其他 谱图拟合处理的输出。这样的输出将便于报告合适的参数。 本文件不提供用于XPS峰拟合或者将峰拟合处理结果与被分析表面化学性质关联的说明。事实 上，在本文件的示例中，所示拟合不代表可以进行拟合的唯一方法，甚至不代表最佳的峰拟合方法。这 些示例只是用于说明制定本文件的的。
表面化学分析电子能谱X射线
本文件规定了如何报告X射线光电子能谱的峰拟合及其结果。 本文件适用于单个谱图或一组相关谱图的拟合，例如在深度析测试中采集获得的一组相关谱 文件提供了一个应报告的参数列表，以实现可重复的峰拟合或对多个谱进行拟合与比较， 本文件不提供峰拟合的操作说明，也不提供应采用的拟合步骤，
本文件没有规范性引用文件。
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下列符号适用于本文件。 Xin X?最小化处理后的值 X? 卡方 。 某峰的结合能的标准偏差 C; 扣除本底前通道讠的总计数 i 谱的通道数 M 拟合过程中使用的可单独调整的参数的数量 N 被拟合谱部分的能量通道数目 T 通道i中的谱残差（由总计数获得，而不是每秒计数） Aa 在评估峰位的不确定度过程中峰位能量的变化量（相比于产生最小卡方值的峰位） h 在评估峰强的不确定度过程中峰高变化量（相比于产生最小卡方值的量） w 在评估峰宽的不确定度过程中峰宽变化量（相比于产生最小卡方值的量）
5相关数据采集参数报告
本章适用于可能影响谱图中峰形、峰包络线或者本底的仪器参数。这些参数会影响定义拟合谱图 的参数，因此，应予以报告。
仪器参数和采集参数影响XPS谱图的峰形。这些参数也会影响峰拟合处理的结果，应予以报告。 此外，仪器参数与峰拟合所得结果之间的关系可能依赖于所用仪器的精确设计。其中一个例子就是用 于采集数据的通能与谱峰分辨之间的关系。因此，报告制造商与所用仪器型号是必要的。这可以是整 个谱仪的型号名称（尽量给出版本标识），或者是关键部件的型号名称，
应报告能影响后续峰拟合结果的参数，包括任何可能影响谱仅分辨的如下因素： 选择的通能； 狭缝设置，如果谱仪分析器在人口和/或出口处有控制仪器分辨的可调节狭缝； 如果谱仪带有可调节角度接收和/或可调节视场孔径的传输透镜，则这里每一个参数的设置都 可能影响最终分辨，应予以报告。 显然，上述参数不构成峰拟合处理的一部分，而且报告值与谱图形状之间的关系可能依赖于所用的 谱仪。每一个这些参数的值都应予以报告，这样来自不同谱仪所获得的峰拟合数据之间才能进行有意 义的比较，
谱仪所配置的检测器类型会影响采集谱图的形状。检测器常用类型包括多通道电子倍增器和通道 板检测器。应报告所用检测器的类型。带有通道板或多通道电子倍增器的仪器可以在“扫描模式”或者 “快照模式”下操作，这取决于分析器的能量中位值在谱图采集过程中是否改变（扫描模式下）或者是否 恒定（快照模式下）。应报告谱图采集的模式。 如果要全面评估拟合谱图的质量与可靠性，应对谱图中噪声幅度做一些标示。大多数XPS能谱仪 使用连接到某种脉冲计数设备的电子倍增器，这意味着谱图中噪声的主要形式源于泊松统计。由于这 种形式的噪声纯粹是统计的，它只与谱图的每个通道的计数值相关。要达到报告峰拟合结果的目的，仅 需报告包含最大计数通道的计数值。宜注意的是，如果数据经过某种形式转换（例如，通过仪器的传输 函数校正），则数据可能不符合泊松统计。 如果用于采谱的仪器带有多个倍增器，有可能数据已经不可避免地被平滑处理了，这降低了泊松统 计预期的噪声幅度。噪声幅度降低的程度取决于谱仪的设计以及分析者采集谱图所选择的条件（例如， 连续数据点之间的能量差与相邻检测器之间的能量差相关）。这会降低谱图中的相对噪声幅度，但报告 最大峰值的计数会对峰拟合过程中来自噪声的可能影响提供指示。 注1：这里重要的是总的计数，而不是每秒计数值。 在高计数率下，电子倍增器的输出会变得非线性，这会影响峰形并影响拟合谱图的质量。出于报告 峰拟合结果的目的，只需要报告包含最大计数的通道的计数率。检测器线性的检测方法可参见 ISO21270。 注2：这里重要的是每秒计数值，血不是总的计数。
应报告用于采谱的X射线源类型，包含阳极材 线单色器。所用X射线源的类型不仅会影响要拟合的峰的形状而且会影响卫星峰的性质。这些卫星 蜂可能出现于谱图中，并可能是拟合过程中需要考虑的。为了控制束斑大小以控制分析面积，一些单色 器能聚焦X射线束。如果使用这种单色器，则应记录所选的束斑大小，因为它可能影响峰的分辨。
应报告对被拟合的峰包络有贡献的元素的标识。通常自旋轨道耦合双峰包含在单个包络线内，是 单峰拟合过程的一部分。在这种情况下，不需要分别列出自旋轨道耦合双峰（例如，报告Si2p就足 够）。在某些情况下，自旋轨道耦合双峰有大的间距，可以对其中的单个峰进行拟合。如果是这种情况， 所拟合的跃迁能级的标识应予以报告。
应记录用于峰拟合的谱图中的能量窗口。
谱图中数据点的数量会影响拟合谱图的质量与可靠性，因此，应报告相邻能量通道之间的能量差 用于扫描谱图和快照”谱图。
对于绝缘样品的分析，如果要获得可靠的谱图，通常需要一些形式的荷电补偿或者静态荷电校正， 例如，可以使用低能电子束或者电子与低能离子相结合来完成。应报告荷电补偿的类型，并指出设定条 件所用的方法（例如，所用谱峰的标识以及设置是否调整到最优的峰位、峰形或峰宽）。如果荷电补偿造 成峰位的位移，则应报告位移的大小。用作荷电 能量应予以报告。
本章适用于单谱图采集的测量类型。 像素都有一个谱的图像类型。 本章描述了应与任何拟合约束或关联一并报告的参数
当对一个谱图进行峰拟合时，需考虑本底。 所选择本底的结合能两端应超出峰包络线的范围。在 些情况下，本底范围的选择会严重影响峰面积的计算值（例如，当谱图中靠近拟合峰处存在能量损失 特征时）。因此，应报告拟合本底的每个端点能量，并且如果已知的话，还应报告所使用的平均算法类型 （算术平均、多项式拟合等）。
如果本底出现明显的噪声，则可能需要在所选本底范围的每一端在一定能量范围取平均强度，这更 准确定义了强度轴上本底的始末位置。如果已使用了本底平均，则应报告计算平均值的能量范围或者 数据点的数目。 参考文献[3]和参考文献[4]给出了关于峰强度如何以及为什么取决于本底所选限定的详细解释。 这里涉及的一些因素包括能量损失特征与震激峰的存在。这些特征峰的相对强度取决于元素的化 学态。
在XPS中可能会用到几种本底类型。对各种类型适用情形的说明不在本文件范围之内，但是应报
告分析者所使用的类型。本底类型的例子包括线性、Shirley、Tougaard等，还存在其他包括由仪器制造 商或软件设计者开发出来的本底类型。使用迭代或非迭代方法可以计算Shirley本底。计算方法应予 以报告。 本底类型的选择可能主要影响谱图的定量，甚至会影响特定峰包络线中各峰的相对定量，因此，应 报告所选本底的类型以及任何用于定 底的可调节参数
在峰拟合处理前可以对本底进行拟合并从峰包络线中扣除，这被称为静态方法。或者，本底拟合可 以是代过程，用在峰拟合过程中，这被称为动态方法。由于该选择会影响谱图的定量，因此应报告为 “静态本底拟合”或“动态本底拟合”。
峰拟合后报告的每个峰参数如下： 当参数在优化过程中自由变化时单独的峰拟合程序； 分析者固定的值； 由分析者约束的峰拟合方法，这样每个参数只能落在分析者定义的范围内； 一参数之间的强制关联； 在拟合处理前由分析者所选的初始值。 对于特定峰包络线的拟合，可能用到上述的一个以上或者甚至全部。应报告用于获得与各个峰相 联的每个参数值的方法。 特定参数组取决于所用线型的选择。以下各条中提到的参数大多是常见的。
降拟合通带用来获 的面积。峰高通常是峰拟合过程 化的参数，但是，一些软件直
6.8峰面积比和峰高比
当拟合包含已知相对强度与间距的自旋双峰的峰包络线时，约束峰拟合以保持正确的相对强度与 峰间距可以有助于峰拟合处理。如果已使用这样的约束某地金矿主竖井工程施工组织设计，则应予以报告。 在拟合过程中，通过约束峰面积比或峰高比可以获得正确的相对强度。如果约束了这些参数的任 何一个，则该约束应予以报告。
可以使用强制约束使拟合峰包络线中各峰宽相等。这里可能合适的例子是双峰拟合。或者， 宽被约束以至于只能选取两个给定极值之间的值，这可能有助于拟合处理。如果使用这两个约 的任何一个，则应予以报告。
当进行峰拟合时，大多数软件包可计算每个拟合峰的！ Lorentz/Gauss(L/G)乘积、加和、卷积或比 列。或者，在要拟合的包络线中对于一些或所有峰，分析者可以使用固定比或强制软件使用相同的比例 例如，在拟合双峰时）。应报告Lorentz/Gauss比及分析者所使用的任何约束或关联。 如果使用了其他一些方法来描述峰形，则应报告该方法以及任何可调参数的值
GB/T410732021/ISO19830.2015
大多数软件包能计算每个拟合峰的峰不对称因子。或者，在要拟合的包络线中对于一些或所有峰湖南长沙市某交通景观拱桥总体施工组织设计， 分析者可以选择让软件不使用这样的因子或可以强制软件使用相同的因子。不对称因子应与分析者所 用的任何约束或关联一并报告。
残差谱应与采集谱和拟合谱一并报告。残差谱是扣除本底后的谱与所有拟合峰总和（整体拟合1 )之间的差。残差谱对拟合质量有一定反映，残差谱中的一些特征，例如比一般噪声幅度更大的 可以表明拟合谱中还应包含额外的峰。