JIS K 0166:2011 表面化学分析―高エネルギー分解能をもつオージェ電子分光器による元素分析及び化学結合状態分析のためのエネルギー軸の校正方法

                                                                                   K 0166 : 2011

pdf 目 次

ページ

•  序文・・・・[1]
•  1 適用範囲・・・・[2]
•  2 引用規格・・・・[2]
•  3 用語及び定義・・・・[2]
•  4 記号及び略語・・・・[3]
•  5 校正方法の概要・・・・[4]
•  6 エネルギー軸の目盛の校正手順・・・・[7]
•  6.1 標準物質の入手・・・・[7]
•  6.2 標準試料の取付け・・・・[7]
•  6.3 標準試料の清浄化・・・・[7]
•  6.4 エネルギー軸の校正をする分光器の設定条件の選択・・・・[8]
•  6.5 分光器の操作・・・・[8]
•  6.6 最初及びその次からの校正手順の選択・・・・[9]
•  6.7 ピークの運動エネルギーに関する繰返し性の標準偏差及び直線性の測定・・・・[9]
•  6.8 ピークの運動エネルギーの繰返し性の標準偏差の計算・・・・[11]
•  6.9 適切な参照運動エネルギーの決定・・・・[14]
•  6.10 運動エネルギーの直線性の点検・・・・[14]
•  6.11 校正誤差を定期的に決めるための手順・・・・[16]
•  6.12 分光器のエネルギー軸の目盛を補正する手順・・・・[16]
•  6.13 校正の時期・・・・[19]
•  6.14 校正時期の決定・・・・[19]
•  附属書A(規定)0.1 eVのエネルギー間隔のピークにサビツキー・ゴーレイ法による平滑化を1回適用する場合の最大点数・・・・[20]
•  附属書B(規定)簡易的な計算手法を用いた最小二乗法によるピークの運動エネルギーの決定・・・・[21]
•  附属書C(参考)不確かさの計算法・・・・[23]
•  附属書D(参考)測定した運動エネルギーの不確かさの考え方・・・・[25]
•  附属書JA(参考)JISと対応国際規格との対比表・・・・[29]

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K 0166 : 2011

まえがき

  この規格は,工業標準化法第12条第1項の規定に基づき,財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標
準原案を具して日本工業規格(日本産業規格)を制定すべきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業
大臣が制定した日本工業規格(日本産業規格)である。
  この規格は,著作権法で保護対象となっている著作物である。
  この規格の一部が,特許権,出願公開後の特許出願又は実用新案権に抵触する可能性があることに注意
を喚起する。経済産業大臣及び日本工業標準調査会は,このような特許権,出願公開後の特許出願及び実
用新案権に関わる確認について,責任はもたない。

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                                       日本工業規格(日本産業規格)                                JIS
                                                                              K 0166 : 2011

表面化学分析−高エネルギー分解能をもつオージェ電子分光器による元素分析及び化学結合状態分析のためのエネルギー軸の校正方法

Surface chemical analysis-High-resolution Auger electron spectrometers- Calibration of energy scales for elemental and chemical-state analysis

序文

  この規格は,2002年に第1版として発行されたISO 17974を基とし,技術的内容を変更して作成した日
本工業規格である。
  なお,この規格で点線の下線を施してある箇所は,対応国際規格を変更している事項である。変更の一
覧表にその説明を付けて,附属書JAに示す。
  オージェ電子分光法(以下,AESという。)は,材料の表面分析の分野で広く用いられている。試料中
の元素(水素及びヘリウムを除く。)は,元素のエネルギー位置の表又はスペクトルハンドブックの情報を
参照して,ピークエネルギー及びピーク形状から同定される。元素の化学結合状態に関する情報は,測定
されたオージェ電子ピークの化学シフトを参照状態のスペクトルのシフトと比較することで推定される。
化学結合状態の同定は、0.1 eV以下の確からしさ(appropriate accuracy)での化学シフトの測定に基づいて
行われる。その場合,個々の測定での必要性及び利用可能な参照情報を活用するための,適切な確からし
さをもっている。したがって,オージェ電子分光器(以下,分光器という。)のエネルギー軸の校正が必要
となり,しばしば0.3 eV以下での不確かさが要求される。
  この規格では,純金属の銅,アルミニウム又は金のダイレクトスペクトルを測定することによって,分
光器を,0.2 %以下の相対分解能で運動エネルギーの校正を行うことを規定する。金を用いた場合は0 eV
2 250 eVの領域の校正が,アルミニウムを用いた場合は0 eV1 550 eVの領域の校正が可能となる。
  伝統的にオージェ電子の運動エネルギーは,真空準位を基準としており,この基準はいまだ多くの分析
担当者に採用されている。しかし,真空準位の定義は明確でなく,分光器間では0.5 eV以上の差が生じ得
る。真空準位基準での測定は,一般的に元素同定には曖昧さをもたらさないが,化学結合状態に関する高
分解能測定には不確かさをもたらす可能性がある。このため,AESはX線光電子分光法と同様にフェルミ
準位基準となるように分光器が設計され,真空準位基準に比べて典型的には4.5 eV高い運動エネルギー値
を与えることとなっている。この規格の目的は,フェルミ準位基準で運動エネルギーを決定することであ
る。
  ISO/IEC 17025 [1] の適用範囲にある分析のため,又は他の目的のために校正された分光器は,校正に伴
う不確かさを明示することが必要である。分光器は,ある許容限界±δの範囲内で運動エネルギー測定を
実現するための校正がされていることとなる。δの値は,適用される測定及び分光器に依存するために,
この規格では定義していない。それは,この規格を用いた経験,分光器校正の安定性,適用する運動エネ

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ルギー測定に要求される不確かさ,及び校正に関わる手間を基に分析者が決めるものである。この規格は,
選択され得るδ値に対する情報を与えており,典型的にはδは0.2 eV又は繰返し性の標準偏差σRの約4
倍以上となる。
  校正される分光器に対して,分光器の時間に対するドリフトも考慮した場合,参照運動エネルギーから
の発散及び信頼性95 %の不確かさに拡張された校正値は,設定された許容値を超えてはならない。分光器
が校正適用範囲外になりそうな場合は,再校正が必要となり,校正のための測定を行い,測定値と参照値
との差異を減じる対応が必要となる。ここで,差異がゼロとなる必要はないが,少なくとも通常は分析業
務に要求される許容限界の数分の一になる必要がある。
  この規格は,分光器の可能性のある分光器故障の全てに関して扱うものではない。それは,非常に長い
時間を費やし,専門家としての知識及び技能が要求されるからである。しかし,AES分光器のエネルギー
軸の校正において基本的で共通的な事項は扱っている。

1 適用範囲

  この規格は,表面における元素及び化学結合状態の分析に使用するオージェ電子分光器のエネルギー軸
を校正するための方法について規定する。
  また,この規格は,中間的なエネルギーにおけるエネルギー軸の直線性を試験し,低い運動エネルギー
及び高い運動エネルギーの値での校正の不確かさを確認し,エネルギー軸の小さいドリフトを補正するた
め,並びにエネルギー軸の校正の拡張不確かさを95 %の信頼性で定義するため(この不確かさは,機関間
の検討で見いだされた挙動の寄与を含んではいるが,起こり得る故障の全てを含んではいない。)に,校正
のスケジュールについても規定する。
  この規格は,スパッタクリーニングするためのイオン銃が組み込まれた分光器にだけ適用し,エネルギ
ー軸の誤差が運動エネルギーに非線形な関係をもつ場合には適用しない。また,ΔE/E一定モードで0.2 %
又はΔE一定モードで1.5 eVより大きな分解能の場合,要求される許容限界が±0.05 eV以下の場合,又は
電子銃が5 kV10 kVの間の加速電圧範囲だけで動作する場合も適用外である。この規格は,分光器製造
業者が指示する測定可能なエネルギー点の全領域を確認するために十分な校正検査を提供するものではな
い。
    注記 この規格の対応国際規格及びその対応の程度を表す記号を,次に示す。
          ISO 17974:2002,Surface chemical analysis−High-resolution Auger electron spectrometers−
              Calibration of energy scales for elemental and chemical-state analysis(MOD)
            なお,対応の程度を表す記号“MOD”は,ISO/IEC Guide 21-1に基づき,“修正している”
          ことを示す。

2 引用規格

  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成する。この引用
規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
    JIS K 0147 表面化学分析−用語
      注記 対応国際規格 : ISO 18115:2001,Surface chemical analysis−Vocabulary(IDT)

3 用語及び定義

  この規格で用いる主な用語及び定義は,JIS K 0147による。

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                                                                                   K 0166 : 2011

4 記号及び略語

  この規格で用いる主な記号及び略語は,次による。
  AES : オージェ電子分光法
  A : オージェ減速因子
  a : エネルギー軸の測定誤差
  b : ゼロオフセットの測定値(eV)
  c : Rの係数
  d : R2の係数
  Ecorr : あるEmeasに対応した正しい運動エネルギー値(eV)
  Eelem : 頻繁に測定される元素の運動エネルギーで,表示される運動エネルギーが校正後正しく読み出さ
        れるように設定されたもの(eV)。
  Emeas : 運動エネルギーの測定値(eV)
  Emeas, n : ピークnの運動エネルギーの測定値(eV)
  Emeas, ni : ピークnの運動エネルギーの測定値の集合の一つ(eV)
  Eref, n : ピークnの運動エネルギーの基準値(eV)
     0
   Eref,n
        : ピークnの基準運動エネルギー値(eV)
  FWHM : (full width at half maximum) : 半値幅(eV)
  i : ピークの7回繰返し測定におけるスペクトルの番号
  j : 新しいピークの測定繰返し回数
  k : 繰返し性及び直線性決定のためのCu M2, 3VV,Cu L3VV及びAu M5M6, 7N6, 7又はAl KL2, 3L2, 3の測定
     繰返し回数
  m : 通常の校正のためのCu M2, 3VV,Au M5M6, 7N6, 7,又はAl KL2, 3L2, 3の測定繰返し回数
  n : ピーク同定における指標
  R(relative energy resolution) : 相対エネルギー分解能 ΔE/E(百分率で表記),ここで、Eは、電子の運
                              動エネルギー(eV)
  tx : 信頼性95 %を与える両側検定のx次の自由度のtパラメータ値
  U95 : 信頼度95 %で校正された軸全体の不確かさ(eV)
     c
   U95E
      ( )  : エネルギー軸の完全な直線性を仮定した場合の運動エネルギーEにおけるCu M2, 3VV,
           Au M5M6, 7N6, 7又はAl KL2, 3L2, 3を用いた校正から求められる信頼度95 %の不確かさ(eV)
    I
  U : 信頼度95 %でのε2の不確かさ(eV)
    95
    cI
  U : 直線性の誤差がない場合の信頼度95
    95                                   %での校正の不確かさ(eV)
  Δn : 校正対象ピークの基準運動エネルギーに対する平均測定値のオフセット(n=1,2,3,4)(eV)
  ΔEcorr : 正しい運動エネルギーを与えるための校正後にEmeasに加えられる補正値
  Δφ : Δ1及びΔ4の平均値
  δ : 信頼度95 %でのエネルギーの校正における許容限界値(eV)
  ε2 : Cu L3VVの直線性誤差の測定値(eV)
  σR : σR1,σR2及びσR3,又はσR1,σR2及びσR4のいずれかの全体の標準偏差の最大値
  σRn : n番目のピークの繰返し性の標準偏差
  σRnew : 新しいピークの繰返し性の標準偏差(eV)
  附属書だけに用いられる記号は,附属書Bによる。

――――― [JIS K 0166 pdf 5] ―――――

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