PHI CHINA 表面分析技术网络讲堂之光电子能谱ZT（4）及第三、四课答疑

为期四天的“PHI CHINA表面分析技术网络讲堂之光电子能谱ZT”已于昨日（2月14日）落下帷幕。本期ZTZ后一课由PHI CHINAZS售后工程师辛国强先生主讲，主题为“关于光电子能谱的实验技术”。

作为行业ZS技术专家，辛国强先生同与会者分享了谱仪器硬件、软件的基本操作以及日常维护所需的注意事项。在分享后的在线答疑环节，他凭借自己多年客服工作积累的丰富经验，针对与会者提出的实操中的各种问题提供了翔实的解答，为本轮网络课堂ZT活动划下wan美句点。

停工不停业，服务不打烊。PHI CHINA团队将继续秉持初心，一如既往地为广大用户和合作伙伴提供优质、专业的服务。我们将为大家开展更加丰富精彩的网路课程，在此我们欢迎关注PHI CHINA的各位新老朋友积极参与互动，如果对于网络讲堂ZT活动有相关意见和建议，也欢迎在文末或公众号后台留言告诉我们。

第三课答疑

问题1:PHI MultiPak软件支持Win7 64位吗？

现有版本同时支持32和64位系统。

问题2:俄歇峰和振激峰有什么区别吗？

（1） Shake-up/Shake-off震激/震离峰

在光电发射中，由于内壳层形成空位，原子ZX电位发生突然变化将引起价带层电子的跃迁。

如图1所示：

震激：价带电子向未占有电子轨道跃迁（也就是向导带跃迁）；

震离：价带电子向真空能级跃迁，变成自由电子，造成的能量消耗和损失（对应的光电子能量下降，结合能在高位），但震离不明显（需要损失更高能量才能发生）；

通常过渡金属氧化物、稀土元素都有比较特征的震激谱峰，对研究分子结构有价值。

图1 Shake-up lines震激峰产生原理

（二价氯化铜、聚苯乙烯、氧化铜、硫酸铜的震激峰）

图2 震激峰示例

（二价氯化铜、聚苯乙烯、氧化铜、硫酸铜的震激峰）

（2）俄歇峰产生的原理：

在光子激发原子产生光电子后，其原子变成激发态离子。激发态离子是不稳定的，会产生退激发（能量驰豫）。光电子出射后产生电子空穴，外层电子向空穴跃迁填补空穴会释放能量，此能量被次外层电子获得，就可以克服轨道的束缚逃逸出去，那这个逃逸出去的电子就是俄歇电子（如图3）。在多种退激发过程中，Z常见的就是俄歇电子的跃迁，因此在XPS图谱中必然有俄歇谱峰（如图4）。

其原理与电子束激发的俄歇谱相同，仅是激发源不同。

图3 俄歇电子产生的原理

图4 XPS图谱中的俄歇谱峰：Cu全谱中的CuLMM俄歇谱峰

问题3：correctedRSF是针对每台设备吗？还是一个型号的设备？

是的，每个设备都不一样，是通过仪器传输函数修正得来的修正灵敏度因子，同一型号的设备，corrected RSF一般也不一样。关于传输函数修正，工程师调机时会校正。

问题4：拟合数据是怎么确定谱峰的个数，还有拟合的每个谱峰的半高宽必须一样大小吗？半峰宽数值怎么确定？

首先要多了解客户的测试需求、样品信息等，然后根据谱峰特点（有峰型），谱峰的能量位置，查找相关数据库或资料，确定特征峰型对应能量的化学态归属以及谱峰个数，这里特别重要：拟合时如果是轨道分裂峰，首先通过一些标准数据确认轨道分裂峰的半峰宽是否相当（如果是，在拟合时就要锁定半峰宽），其次不同化学态之间并不一定半峰宽都相等，通常有些金属的谱峰半峰宽小于氧化物的（比如Si2p等），所以具体情况具体对待；半峰宽数值通常在0.8～2.5之间。如果拟合后半峰宽还过大，要考虑是否是荷电造成的谱峰变形还是有多种化学态存在等因素。

问题5：一般处理xps的数据用什么软件？

公共软件：XPS PEAK/Casa/...

设备自带软件：PHI MULTIPAK/AVANTAGE(THERMO)

问题6: waterfall 图怎么做的

见图6蒙太奇图（Montage Viewer）的操作：

从左到右：Z右边是参数，可通过调节参数改变图谱的呈现

图6 water fall (Montage viewer) 图的软件操作流程

问题7：深度分析的图谱怎么分峰拟合？profile的元素谱有一系列图谱？两层的界面怎么定？

深度剖析的图谱分峰拟合请看如下操作（见图7）：

图7深度剖析的图谱-分峰拟合

问题8：profile的元素谱有一系列图谱？两层的界面怎么定？

请见深度分辨的示意图（图8）：深度分辨率的定义范围内可作为两层界面的定义区域。

图8深度剖析曲线深度分辨率的定义

问题9：怎么选择用linear还是Shirley

通常根据谱峰的特点选择合适的背底扣除方法：

（1）Linear: 是直线的本底扣除方法。如果峰两端本底高度差别不大的时候可以采用Linear的方式；

（2）Shirley：适用于峰两端台阶状峰形本底；

（3）Smart：类似于Shirley本底，但会反复调整本底位置使得本底不会跑到数据曲线之上。适用于能量范围较宽的双峰的背底扣除。

由于谱峰有非弹性散射背底（台阶状），所以一般推荐使用Shirley或Smart对谱峰进行本底扣除。

图9几种谱峰背底扣除方法的对比

问题10：LLS的适用情形是什么？LLS用考虑灵敏度因子么？

LLS拟合特别适用于不同区域的主要元素组成一致，但不同区域（或膜层）组成、化学态有差异的情况下；LLS拟合不用考虑灵敏度因子。

问题11：如果测的是Bi4f，软件只拟合Bi4f7,计算百分含量的灵敏度因子是bi4f7还是bi4f?

Multipak可以选择Bi4f和Bi4f7的灵敏度因子，可以根据需要选择相应的灵敏度因子，具体操作如下：

在MultiPak元素周期表中，按住shift+鼠标左键点击Bi,在弹出如下窗口：“选择所要的谱峰”，然后再勾选Selected, Z后点UpdDb即可。（见图10）

图10 Multipak里选择其他轨道谱线的操作

问题12：测试标样和样品的步长一致吗？若不一致，影响膜层厚度吗？

在合理的步长下，虽然步长有差异，但是对刻蚀结果没有影响。（图11可以看出步长选择对深度曲线的影响）。刻蚀膜厚的主要影响因素来自刻蚀速率，即使同样的刻蚀参数，对于不同材料基体效应不同刻蚀速率会有差异。溅射测定一般采用SiO₂样品作为溅射速率的标定，测试条件用户可以在自行选择离子的溅射条件，软件都有预设的参数，在步长的选择上用户也可自由调节。标样的测试目的，就是给出一个参考的溅射速率，不同样品的溅射速率，即使在同样的离子枪设定下，也是不一样的。鉴于上面的情况，我们建议测试样品和测试标样可以用不同的条件。

图11.深度剖析的步长选择对深度分辨率的影响

问题13：有电子版的handbook吗？

PHI MultiPak内集成了电子版的谱图库，同时包含了ESCA和AES两大谱库，用户可以在如下路径中找到：C:\MultiPak\Datafile\Handbook （图12）

图12.Multipak里的标准谱图库

第四课答疑

问题1: GCIB不用离子泵而只用分子泵吗？那它的真空怎么保证呢？

分子泵与离子泵的工作原理，分子泵是气体排出式，离子泵是吸入式。Ar-GCIB溅射时，大量的氩气进入分析室，离子泵抽稀有气体效率比较低，且寿命会很短。而分子泵抽稀有气体效率高，由于主分析室安装分子泵同样可以保证分析真空。

问题2: 两个地方有GCIB可选配安装，有区别吗？一般来说，SAM和GCIB用了同一个法兰么？

一般没有区别。GCIB可以安装在SAM和C60法兰口，而SAM只可安装在SAM端口，作为标准的商业设备，每个端口都有一个固有的优先的接入法兰口，但同时又要满足用户选配的灵活需求。如果用户仅仅选配GICB的话，GCIB安装在SAM上，如右图所示。如果用户选配了SAM和GCIB，那么GCIB就会安装在C60端口。SAM和GCIB可以用同一个法兰口，也可用不同的法兰口。

问题3: 角分辨 or 变角？

在PHI的设备上，角分辨就是通过改变样品对检测器的倾角来实现不同深度的光电子的接收的。

问题4:  1英寸标准样品托有没有可能做变角？

不建议使用1英寸样品托做变角分析，请使用变角样品托。样品台虽然可以从0到90度变化，且1英寸样品托从45度到90度变角也没有任何问题，但是当1英寸托在0到45度的变角操作时，尤其是小于30度时，不留意的话会碰到仪器的输入透镜。