2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of automatic analysis technique for microstructure and chemical state of materials by X-ray photoelectron spectroscopy
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18K05191
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
吉川 英樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 統合型材料開発・情報基盤部門, 副センター長 (20354409)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | XPSシミュレーター / スパースモデリング / 情報量規準 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，Ⅹ線光電子分光(XPS)を使った材料研究の高スループット化を目指して，XPSの自動解析の手法開発を行う。この開発で扱う対象は，層状構造やナノシェル構造などの内部組織を持つ試料系である。具体的には，XPSスペクトルを理論的に求めるシミュレーターを使って，多様な内部組織のパターンについて多数のスペクトルの自動計算を行い，得られたXPSスペクトル群から情報科学の手法を使って，試料内部組織と対応するXPSスペクトル上の特徴量や評価関数を求める手法を開発する。これにより実測のXPSスペクトルから試料の内部組織を自動的に高スループットで推定する道を拓く。
対象とするシミュレーターとしては，米国NISTで開発されたSimulation of Electron Spectra for Surface Analysis (SESSA)を用い、昨年度は本シミュレーターの結果と実測結果とを統合してデータ解析を行うために、実測結果の統計ノイズを考慮したXPSスペクトルのスパースモデリング（数理モデル化）を行うアルゴリズムの開発と実装を行った。今年度は、SESSAの自動計算を行うスクリプトを並列処理の並列化のレベルを大幅に上げることでXPSスペクトル計算の高速化を実現した。また、昨年度行った統計ノイズを考慮したXPSスペクトルのスパースモデリングを更に一般化して、スパースモデリングを行った結果のピークのモデル関数の（ピークの位置、高さ、幅、形状の）全パラメータの値の信頼区間を、統計ノイズや隣接ピーク間の距離に依存して求める一般式の導出に成功した。
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