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2026-02-09

XASuite：一站式X...

XASuite：一站式X射线吸收谱批量处理与分析工具

前言

该教程将介绍 XASuite——一款专为 X 射线吸收谱（XAS/XAFS）数据批量处理而设计的一站式分析工具。本软件集成了从原始数据预处理到高级分析的全流程功能，支持单文件和批量数据处理，能够大幅提升研究效率。

该教程使用的数据集来自 XAFS 常见测试材料（如 LiFePO4 等），涵盖了从 XANES 到 EXAFS 的全流程分析。

程序开发：Wei WANG
单位：City University of Hong Kong, Department of Physics
邮箱：wwang345-c@my.cityu.edu.hk

一，软件简介

XASuite v1.0.0 是一款基于 Python/Tkinter 开发的跨平台 XAS 数据分析软件，具有以下核心特点：

主要功能：

  • 🔬 完整的数据处理流程：7个步骤覆盖从原始数据到高级分析的全过程
  • 📊 批量数据处理：支持一次性处理大量样品数据
  • 🎯 自动化分析：边缘能量计算、演化分析、R空间量化等智能分析功能
  • 📈 可视化输出：生成高质量的图表和分析报告

支持的步骤：

  1. 单文件数据预处理（背景扣除、归一化等）
  2. 批量数据处理（智能填充参数）
  3. 数据可视化（多种绘图模式）
  4. 边缘能量计算
  5. Edge Evolution 分析
  6. 边缘能量对比分析
  7. R空间量化分析

二，下载与安装

2-1 下载方式

程序下载：XASuite v1.0.0（约 370 MB）

2-2 系统要求

  • 操作系统：Windows 10/11（64位）
  • 硬盘空间：至少 500 MB 可用空间
  • 无需安装 Python 环境（已打包所有依赖）

2-3 安装步骤

  1. 下载 XASuite.exe 到任意文件夹
  2. 直接双击运行即可使用
  3. 首次运行时会显示启动信息和使用声明

提示：建议将程序和你的数据文件放在同一个文件夹中，方便数据管理。

三，快速上手

3-1 界面介绍

XASuite 界面简洁直观，主要分为三个区域：

  • 顶部标题栏：显示软件名称和版本，右侧有帮助和关于按钮
  • 中间功能区：7个处理步骤的选项卡
  • 底部状态栏：显示处理进度和日志信息

3-2 数据格式要求

XASuite 支持多种 XAS 数据格式：

  • 7列格式：Energy, μ(E), I0, It, ln(It/I0), μ(E)*ln(It/I0), Edge Energy
  • 5列格式：Energy, μ(E), I0, It, Edge Energy
  • 2列格式：Energy, μ(E)

文件命名建议：使用 样品名.编号 格式（如 Sam9_Fe.0001），便于批量处理时的智能识别。

3-3 基本操作流程

  1. 打开软件：双击 XASuite.exe
  2. 选择步骤：点击对应的步骤标签页
  3. 选择数据：点击”选择文件”或”选择目录”按钮
  4. 设置参数：根据需要调整处理参数
  5. 开始处理：点击”开始处理”按钮
  6. 查看结果：处理完成后在输出目录查看结果

四，核心功能详解

4-1 步骤1：单文件数据预处理

该步骤用于对单个 XAS 数据文件进行标准化处理：

功能特点：

  • 背景扣除（Pre-edge 和 Post-edge）
  • 数据归一化
  • 能量校准（E0 自动检测）
  • 数据导出

操作步骤：

  1. 点击”选择数据文件”
  2. 选择待处理的 .txt 或 .dat 文件
  3. 设置处理参数（如能量范围、归一化方法）
  4. 点击”开始处理”
  5. 查看处理后的数据曲线
  6. 保存处理结果

输出文件：

  • 处理后的数据文件（带 _processed 后缀）
  • 参数文件（带 _parameters.json 后缀，可复用）

4-2 步骤2：批量数据处理（推荐）

这是 XASuite 的核心功能，支持一次性处理大量样品数据：

智能填充功能：

  • 自动识别样品名和编号
  • 自动关联同一样品的参数文件
  • 批量应用相同的处理参数

操作步骤：

  1. 点击”选择数据目录”
  2. 选择包含多个数据文件的文件夹
  3. 点击”智能填充参数”（推荐）
  4. 检查自动填充的参数是否正确
  5. 选择输出目录
  6. 点击”开始批量处理”
  7. 等待处理完成（会在日志中显示进度）

输出结果：

  • 每个样品的处理结果保存在对应的子文件夹中
  • 日志文件记录处理状态和警告信息
  • 支持断点续传（处理中断后可从失败的文件继续）

使用技巧：

  • 建议在步骤1中先处理一个代表性样品，保存参数文件
  • 步骤2会自动匹配同名参数文件，大幅提升效率
  • 处理大量数据时，建议分批处理（每批100-200个文件）

4-3 步骤3：数据可视化

该步骤用于绘制处理后的 XAS 数据，支持多种可视化模式：

绘图模式：

  • 概览图：显示所有样品的完整光谱对比
  • XANES 放大图：聚焦吸收边区域的细节
  • EXAFS 放大图：显示 k²χ(k) 函数

操作步骤：

  1. 点击”添加目录”（可添加多个）
  2. 选择绘图模式
  3. 设置 Y 轴范围（可选）
  4. 点击”开始绘图”
  5. 查看生成的图表
  6. 点击”保存图片”导出结果

图表特点：

  • 支持中文标签和标题
  • 自动调整图例位置
  • 高分辨率输出（适合发表）
  • 支持批量导出

4-4 步骤4：边缘能量计算

该步骤用于精确计算 XAS 的吸收边能量（E0），是结构分析的基础：

计算方法：

  • 自动识别吸收边
  • 一阶导数法（最大斜率点）
  • 可视化确认

操作步骤：

  1. 选择包含处理后数据的目录
  2. 设置计算参数（能量范围、拟合方式）
  3. 点击”开始计算”
  4. 查看计算结果（包含误差估计）
  5. 导出结果为 Excel 文件

输出内容：

  • E0 能量值（eV）
  • 吸收边强度
  • 拟合优度（R²）
  • 吸收边位置对比图

应用场景：

  • 氧化态分析
  • 配位环境变化检测
  • 反应过程监控

4-5 步骤5：Edge Evolution 分析

该步骤用于分析吸收边随条件（如充放电、温度等）的演化趋势：

分析功能：

  • 绘制 E0-循环/时间曲线
  • 检测相变点
  • 分析演化趋势

操作步骤：

  1. 选择包含 E0 计算结果的目录
  2. 选择 X 轴参数（循环数、时间等）
  3. 设置图表选项
  4. 点击”开始分析”
  5. 查看演化曲线和趋势图

输出结果：

  • E0 演化曲线图
  • 相变点标注
  • 趋势分析报告

应用示例：

  • 电池充放电过程中的结构演化
  • 催化反应中间态检测
  • 温度变化引起的结构相变

4-6 步骤6：边缘能量对比

该步骤用于对比不同条件或不同样品的吸收边特征：

对比功能：

  • 多样品 E0 对比
  • 吸收边形状对比
  • 差异分析

操作步骤：

  1. 选择多个待对比的样品数据
  2. 设置对比参数
  3. 点击”开始对比”
  4. 查看对比图和统计结果

输出内容：

  • E0 对比柱状图
  • 吸收边叠加图
  • 统计分析表
  • 显著性检验结果

应用场景：

  • 不同掺杂浓度的比较
  • 不同合成条件的对比
  • 材料改性效果评估

4-7 步骤7：R空间量化分析

该步骤对傅里叶变换后的 R 空间数据进行峰位分析：

分析功能：

  • 峰位识别
  • 高斯拟合
  • 配位键长计算

操作步骤：

  1. 选择 R 空间数据目录
  2. 设置拟合范围（R 范围）
  3. 点击”开始分析”
  4. 查看拟合结果和图表
  5. 导出分析报告

输出内容：

  • R 峰位置（Å）
  • 峰高度（强度）
  • 拟合优度（R²）
  • R 空间谱对比图
  • Excel 结果文件

应用建议：

  • 配位键长计算
  • 配位环境变化分析
  • 不同样品的结构比较
  • 反应过程中的结构演化追踪

五，高级技巧

5-1 参数复用

在步骤1中保存的参数文件可以在步骤2中自动识别并复用，这对于处理大量同类样品非常高效。

最佳实践：

  1. 先用步骤1处理一个典型样品
  2. 仔细调整参数到最佳状态
  3. 保存参数文件
  4. 在步骤2中使用智能填充功能
  5. 系统会自动匹配同名参数文件

5-2 数据管理建议

文件夹结构建议：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
Project/
├── raw_data/           # 原始数据
│   ├── Sample1.0001
│   ├── Sample1.0002
│   └── ...
├── processed/          # 处理后数据
├── results/            # 分析结果
├── plots/              # 图表输出
└── parameters/         # 参数文件

数据存储提示：使用智能填充方式选择的文件生成路径默认在 exe 程序同一目录下。

5-3 性能优化

  • 批量处理时建议每批处理 100-200 个文件
  • 处理大量数据时关闭其他程序以释放内存
  • 使用 SSD 硬盘可显著提升读写速度

六，常见问题

Q1：软件运行很慢怎么办？

  • 检查是否同时在运行其他大型程序
  • 尝试减少每批处理的文件数量
  • 使用性能更好的计算机

Q2：处理结果不满意？

  • 在步骤1中仔细调整预处理参数
  • 检查原始数据质量
  • 参考用户指南中的参数说明

Q3：如何引用软件？

中文引用格式：

1
2
Wei WANG. XASuite v1.0.0. City University of Hong Kong, 2026.
访问网址：https://hellowei.cn

英文引用格式：

1
2
Wei WANG. XASuite v1.0.0. City University of Hong Kong, 2026.
Website: https://hellowei.cn

Q4：数据处理结果保存在哪里？

使用智能填充方式选择的文件生成路径默认在 exe 程序同一目录下。

七，使用声明

  • 本软件仅供学习和研究使用，不得用于商业用途
  • 引用本软件的研究成果请明确注明出处和作者
  • 请遵守相关的学术规范和道德准则
  • 作者不对使用本软件产生的任何结果承担责任

八，技术支持

九，更新日志

v1.0.0 (2026-02-09)

  • 首次公开发布
  • 支持 7 个完整的 XAS 分析步骤
  • 集成批量处理功能
  • 内置帮助文档
  • 优化的 GUI 界面

十，致谢

感谢以下开源项目的支持：

  • Python / Tkinter
  • Larch (XAFS 分析库)
  • NumPy / SciPy
  • Matplotlib
  • XrayDB

XASuite 使用教程 finished！

End

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