XAFS如何定量分析样品的价态?

说明:在XAFS数据中,一条XANES谱线可被合理地分解为一组阶跃函数(atan或erfc)和峰函数(高斯、洛伦兹或福伊特)的组合。这类分析只有在处理一整组相互关联的数据时才最具意义;其局限性在于,这些线型的物理意义比较模糊。

Athena的peak fitting功能是一个很好的定量分析手段,通过对同一组数据的拟合,可以得到元素的变化情况,本次介绍以CeO2元素为例,通过反正切函数与高斯函数对CeO2的边前峰与特征峰拟合,得到样品中Ce价态的定量信息。

XAFS如何定量分析样品的价态?

打开Athena软件,导入需要拟合的数据。将“Mian window”切换为“Peak fiting”。(切换后作图窗口自动显示E空间的测试数据)

XAFS如何定量分析样品的价态?
拟合过程
XAFS如何定量分析样品的价态?

 拟合范围

这个值一般最小值-15不动,最大值需要看拟合的目标峰大概范围选定的,就是让反正切函数的尾巴能和测试数据尽量在一起,在调整完各拟合峰后也可以再进行修改。同一组对比数据每次使用的拟合范围数值是一样的。

以Ce为例,选择边前-15eV到边后20eV作为拟合范围,这个范围包含了吸收边和特征峰,根据文献信息对其中特定位置的元素进行拟合,切勿随意添加以及改变峰的位置。

 图表组件

这个需要勾选上,在点击fit后会绘制出添加的各个峰曲线。

XAFS如何定量分析样品的价态?

 反正切函数添加

点击Add step添加一个反正切函数,在Center处输入E0数值并勾选fix固定。

  高斯函数添加

点击Add peak添加高斯函数,具体使用几个高斯函数请根据元素以及文献合理添加,Ce的L3边可以拟合四个峰,A:E0=5735.4,B:E0=5728.9,C:E0=5725.1,D:E0=5718.8。所以,依次添加四个高斯函数,并且每个峰位置固定,半高宽不用固定。

  拟合

点击“Fit”进行拟合。可以适当的调整峰位置(即E0值)、半高宽等,此步骤类似XPS分峰拟合,直至拟合出较完美的图像。

根据文献显示,反正切和高斯函数拟合后的四个峰,其中A、B峰为Ce4+,C峰为Ce3+,D峰为O2p–Ce5d。因此,Ce3+Ce4+的计算方式为:

XAFS如何定量分析样品的价态?

可以根据峰面积计算其相应值。

XAFS如何定量分析样品的价态?

  数据保存

点击save fit保存数据,直接导入origin就可以做图。

XAFS如何定量分析样品的价态?

 显示结果

点击“Fit result”,会显示相应的拟合数据。可以用于同类型样品/原位实验的对比,定量分析手段与XPS类似,区别在于对材料测试的范围不同,XPS光源只能研究表面,XAFS光源可以穿透样品得到整体结果。XAFS如何定量分析样品的价态?

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