JIS K 0150:2009 表面化学分析―亜鉛及び／又はアルミニウム基金属めっきのグロー放電発光分光分析方法 | ページ 4

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K 0150 : 2009 (ISO 16962 : 2005)
                  表2−めっき中元素質量分率の併行標準偏差及び併行許容差の結果
                                                                           単位 g/m2
                元素質量分率             併行標準偏差      併行許容差(repeatability limit)
                    %                        sr                  r (=2.8×sr)
                    < 0.1                   0.006                     0.017
                     1                      0.03                      0.084
                     10                      0.2                      0.56
                     99                       1                        2.8

9 試験報告書

  試験報告書には,次の事項を記載する。
a) 試料を特定するための全情報
b) 試験所機関名及び分析した年月日
c) 分析方法(この規格の番号)
d) 分析結果及び分析結果を表す様式
e) 特記事項
f)  この規格に規定のない操作及び結果に影響を及ぼすと思われる操作

――――― [JIS K 0150 pdf 16] ―――――

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                                           附属書A
                                          (規定)
                    検量線定数の算出及び深さ方向分布の定量化
A.1 記号の定義
A.1.1 附属書Aで使用する記号
   aij            領域jにおける元素iの原子分率
   AM             試料Mのスパッタリング質量
   ciM            試料M中における元素 iの質量分率
   ciMj           試料Mの領域 jにおける元素 iの質量分率
                  領域jに対応する時間
   i               元素名
   Iiλ            元素iの波長λの発光強度I
   j               深さ方向分布において解析対象となっている領域
   Mjtot           領域jの単位面積当たりの全スパッタリング質量
     椀            元素iの密度(純物質)
                   領域jの密度
   wi              元素iの原子量
   zj              領域jの厚さ
A.1.2 A.2及びA.4で相対スパッタリング率に関連して使用する記号
   Bλ              スペクトル線波長λにおけるバックグラウンド強度の補正項(質量分率 %換算)
   Bλrel           スペクトル線波長λにおける相対バックグラウンド強度の補正項(質量分率 %換
                    算)
   bλ              スペクトル線波長λにおけるバックグラウンド発光強度
   [ciM  (qM/qref)   ]j領域jにおける元素 iごとの相対スパッタリング率
   kiλ             相対スパッタリング率で除した逆発光収率の補正定数
   miMj             試料mの領域jにおける単位面積当たりの元素iのスパッタリング質量
   qM               試料Mの単位面積当たりの質量減少速度(スパッタリング率)
   qMj              領域 jにおける単位面積当たりの質量減少速度(スパッタリング率)
   qM/qref          参照試料に対する試料M の相対スパッタリング率
   qref/qM          参照試料を基準とする場合の試料M のスパッタリング率の補正因子
   Riλ             元素iの波長lのスペクトル線の発光収率の逆数(逆発光収率)
         i          元素i の波長lのスペクトル線の発光収率
   siλ             非線形係数
A.1.3 A.3及びA.5で絶対スパッタリング率に関連して使用する記号
   B'λ             スペクトル線波長λにおけるバックグラウンド強度の補正項(質量分率 %×質量
                    /時間)
   B'λrel          スペクトル線波長λにおける相対バックグラウンド強度の補正項(質量分率 %×
                    質量/時間)
   (ciM   q'M)   j     領域jにおける元素iのスパッタリング率
   K'iλ            スパッタリング率で除した逆発光収率から得られる補正係数
   MiMj             試料Mの領域jにおける元素 iのスパッタリング質量
   Q'M              試料Mの質量減少速度(スパッタリング率)

――――― [JIS K 0150 pdf 17] ―――――

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K 0150 : 2009 (ISO 16962 : 2005)
   Q'Mj             領域jにおける質量減少速度(スパッタリング率)
   R'iλ            元素i の波長λのスペクトル線の逆発光収率
          i         元素i の波長λのスペクトル線の発光収率
   s'iλ            非線形係数
A.2 相対スパッタリング率を用いた検量線定数の算出方法
  検量線は,次の式 (A.1) 及び式 (A.2) のいずれかによって算出する。
                        ciM  qM / qrefRiλIiλBλ  (A.1)
  又は
                        ciM   RiλIiλqref/ qM       (A.2)
                                               Bλrel
                      ここに,        ciM :  試料Mにおける元素iの質量分率
                                   qM/qref :  参照試料に対する試料Mの相対スパッタリング率
                                      qM :  試料Mの単位面積当たりの質量減少速度で表したスパ
                                             ッタリング率
                                      qref :  参照試料の単位面積当たりの質量減少速度で表したス
                                             パッタリング率
                                      Ri        元素iのスペクトル線    源   発光収率(注記1を参照)
                                       Ii       元素iのスペクトル線    湶
                                       B        スペクトル線波長                  ックグラウンド発光強
                                             度の補正項。分析元素の質量分率の相当量として与え
                                             られる定数又は実測に合わせた複雑な関数形を取る。
                                     B     攀         スペクトル線波長                      ックグラウンド発
                                             光強度の補正項。式 (A.2) で使用する。分析元素の質
                                             量分率の相当量として与えられる定数又は実測に合わ
                                             せた複雑な関数形を取る。バックグラウンド等価濃度
                                              (BEC) と呼ばれる場合がある(注記2を参照)。
                                   qref/qM :  スパッタリング率の補正因子
    注記1 逆発光収率Ri      ‰桶      率 iとの関係は,次の式 (A.3) によって表す。
                         Riλ/1 qref i    (A.3)
                   ここで発光収率は,次の式 (A.4) によって定義する。
                          i       b
                               Iiλ  / ciM qM    (A.4)
                      ここに,      b         スペクトル線波長       ‰             ックグラウンド
                                          発光強度
    注記2 二つのバックグラウンド強度の補正項は,次の式 (A.5) の関係がある。
                        Bλrelqref / qMBλ  (A.5)
  実際の操作においては,式 (A.1) 及び式 (A.2) は,非線形の検量線すなわち2次及び高次の項を含む検
量線に合わせた関係式によって表現できる。このような直線相関がない検量線を用いるときの解析例とし
て,検量線が二次曲線に近似できる場合には,それぞれ次の式 (A.6) 及び式 (A.7) による。
                                                       2
                        ciM   qM / qref RiλIiλsi  Ii    Bλ (A.6)
                                                       2
                        ciM   Ri  Iiλ qref / qMsi   Ii   qref / qM       (A.7)
                                                                    Bλrel
                      ここに,      si       検量線における2次項の係数
  これらの検量線定数を求めるためには,実測された検量線データを用いて最小自乗法による回帰計算を

――――― [JIS K 0150 pdf 18] ―――――

                                                                                             17
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行わなければならない。
  参照試料のスパッタリング定数qrefは,通常,低合金鋼のように検量線として幅広く使用されている試
料の単位面積当たりのスパッタリング率を用いる。これは,様々な鉄基の検量線試料では,これらのスパ
ッタリング率がほぼ等しく(スパッタリング率の補正因子を1と見なせる),プラズマ条件にほとんど依存
しないからである。
    注記3 式 (A.1) 及び式 (A.2) におけるバックグラウンド強度の補正項は,4.2.3.1に示すように,定
            数ではなく試料のマトリックス組成に依存して変動する。実際の定量操作では,個々の分析
            線においてバックグラウンド強度が最小となるような測定条件を選択することが望ましい。
    注記4 最近の市販分析装置は,スペクトル線の重なり(分光干渉)に起因する発光強度をバックグ
            ラウンドとして差し引く機能をもっている。この機能が利用できる場合には,その補正を利
            用することが望ましい。
A.3 絶対スパッタリング率を用いた検量線定数の算出
  検量線は,次の式 (A.8) 又は式 (A.9) によって算出する。
                        ciM qM   RiλIiλBλ (A.8)
  又は
                        ciM  Riλ        Bλrel
                                 Iiλ / qM     (A.9)
                      ここに,     ciM :  試料Mにおける元素iの質量分率
                                  q'M :  試料Mの質量減少速度で表したスパッタリング率
                                  R'i        元素iのスペクトル線    源   発光収率(注記1を参照)
                                   Ii       元素iのスペクトル線    湶
                                   B'        スペクトル線波長                 ックグラウンド発光強度の
                                         補正項。分析元素の質量分率にスパッタリング率を乗じた
                                         定数又は実測に合わせた複雑な関数形をとる。
                                 B'     攀       式 (A.9) で使用するスペクトル線波長                
                                         ックグラウンド発光強度の補正項。分析元素の質量分率の
                                         定数又は実測に合わせた複雑な関数形をとる。バックグラ
                                         ウンド等価濃度ともいう(注記2を参照)。
    注記1 逆発光収率R'i     ‰桶      i率との関係は,次の式 (A.10) による。
                         iR  /1    (A.10)
                                i
  ここで発光収率は,次の式 (A.11) で定義する。
                          i   Ii  b  / ciMqM    (A.11)
                      ここに,       b        バックグラウンド発光強度
    注記2 二つのバックグラウンド強度の補正項は,次の式 (A.12) の関係がある。
                        B rel B / qM (A.12)
  実際の操作においては,式 (A.8) 及び式 (A.9) は,非線形検量線すなわち2次及び高次の項を含む検量
線に合わせた関係式で表現できる。このような直線相関がない検量線を用いるときの解析例として,検量
線が二次曲線に近似できる場合には,それぞれ次の式 (A.13) 及び式 (A.14) によって表す。
                                                 2
                        ciM  qM   Ri  Ii  si  Ii   Bi  (A.13)
                                                2/
                        ciM  Ri   Ii / qM si  Ii  qM        (A.14)
                                                       Bi rel
                      ここに,     s'i       検量線における2次項の係数

――――― [JIS K 0150 pdf 19] ―――――

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K 0150 : 2009 (ISO 16962 : 2005)
  これらの検量線定数を求めるためには,実測された検量線データを用いて最小自乗法による回帰計算を
行わなければならない。
    注記3 式 (A.8) 及び式 (A.9) におけるバックグラウンド強度の補正項は,4.2.3.1にあるように,常
            に定数ではなく試料のマトリックス組成に依存して変動する。実際の定量操作では,個々の
            分析線において,バックグラウンド強度が最小となるような測定条件を選択することが望ま
            しい。
    注記4 最近の市販分析装置は,スペクトル線の重なり(分光干渉)に起因する発光強度をバックグ
            ラウンドとして差し引く機能をもっている。この機能が利用できる場合には,その補正を利
            用することが望ましい。
A.4 相対スパッタリング率を用いた質量分率及びスパッタリング質量の算出
A.4.1 一般
  深さ方向分布の各測定点におけるスパッタリング質量及び構成元素の質量分率は,使用する検量線に応
じて,次に示す異なるアルゴリズムを用いて算出する。いずれの方法によっても,得られる結果は等しい。
A.4.2 相対元素スパッタリング率を用いる方法
  発光強度からスパッタリング質量及び構成元素の質量分率を算出するために,式 (A.1) に規定する検量
線を使用する場合には,次の計算方法による。
  深さ方向分布の各領域jについて,各測定元素iごとに検量線を用いて [ciM×(qM /qref)   ]j を算出する。こ
の量を相対元素スパッタリング率と呼ぶ。
  測定した元素の質量分率の総和が試料総質量に対して98 %を超える場合には,試料Mの深さ方向分布
の領域jにおける相対スパッタリング率 (qM /qref)   j は,次の式 (A.15) によって算出する。
                         qM / qref
                                 j     ciM          j / 100
                                            qM / qref     (A.15)
                                     i
  領域jの元素iの質量分率ciMjは,次の式 (A.16) によって算出する。
                        ciMj  ciM          j/
                                   qM / qref qM / qref (A.16)
                      ここに,  ciMjは,質量分率(%)
  領域j,スパッタリング時間の増分                     単位面積当たりのスパッタリング質量Mjtotは,次の式
(A.17) によって算出する。
                        Mjtot qref qM / qref
                                           j  tj (A.17)
A.4.3 構成元素の質量分率を用いる方法
  発光強度からスパッタリング質量及び構成元素の質量分率を算出するために式 (A.2) に示す検量線を
使用する場合には,次の計算方法を用いる。
  測定した元素の質量分率の総和が試料総質量に対して98 %を超える場合には,試料Mの領域jにおけ
る元素iの質量分率ciMj(%)は,次の式 (A.18) によって算出する。
                                ki  Ii  B relj
                        ciMj                    100 (A.18)
                                 ki  Ii  B relj
                               i
                      ここに, ki         Ri       (qref/qM) に等しい。
    注記 式 (A.18) は,測定した元素の質量分率の総和を100 %として正規化したものである。

――――― [JIS K 0150 pdf 20] ―――――

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