How Is the Signal Attenuation in Surface Electron Spectroscopy Described? VII. Calculations of electron inelastic mean free paths in solids by the single pole approximation in Penn algorithm

年 6 月 14 日掲載決定) Penn の単極近似 (SPA, Single pole approximation) を用いた固体における電子の非弾性平均自由行程 (IMFP， Inelastic mean free path)の計算法について解説する．SPA は計算も比較的簡便であり，プログラミングも容 易である．相対感度係数を用いたオージェ電子分光法(AES，Auger Electron Spectroscopy)や X 線光電子分 光法(XPS，X-ray Photoelectron Spectroscopy)による表面定量分析では電子のエネルギーを 150 eV もしくは 200 eV 以上のエネルギー領域を対象とすることが多い．SPA による IMFP の計算値(SPA-IMFP)は Penn の 原論文には 200 eV 以上のエネルギー領域では 3 %以内の誤差で FPA(Full Penn algorithm)による計算結果 (FPA-IMFP)に一致すると記述されているが，その詳細な比較はなされていない．この SPA-IMFP は計算が 簡便であり，適用できるエネルギー範囲と FPA-IMFP との誤差範囲が確定すれば，大いにその実用性が上が る． そこで， SPA-IMFP 計算では２つのアルゴリズムで別個に計算プログラムを作成し， 41 種の元素固体 (Li, Be, C(graphite), C(diamond), C(glassy), Na, Mg, Al, Si, K, Sc, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Ge, Y, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sn, Cs, Gd, Tb, Dy, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Bi)で，SPA と FPA で計算した IMFP 値の一致 度を確かめた．これにより，FPA に対して 5 %程度の差を許容するのであれば，200 eV-10 keV の間で SPA は IMFP の計算に使用できる．このエネルギー領域では，41 種の元素固体における SPA-IMFP と FPA-IMFP の相対差の絶対値の第 3 四分位数は 4 %以下であった． How Is the Signal Attenuation in Surface ElectronSpectroscopy Described? VII. Calculations of electron inelastic mean free paths in solids by the single pole approximation in Penn algorithm