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K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

(1)

目  次

ページ

序文 

1

1

  適用範囲

1

2

  引用規格

2

3

  用語及び定義 

2

4

  記号及び略語 

2

5

  情報フォーマットの記述 

2

5.1

  一般

2

5.2

  付則及び定義 

3

5.3

  情報フォーマット

4

附属書 A(参考)フォーマット化されたデータ例

7


K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

(2)

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。


日本工業規格

JIS

 K

0168

:2011

(ISO 22048

:2004

)

表面化学分析−スタティック二次イオン

質量分析法の情報フォーマット

Surface chemical analysis-Information format for

static secondary-ion mass spectrometry

序文 

この規格は,2004 年に第 1 版として発行された ISO 22048 を基に,技術的内容及び構成を変更すること

なく作成した日本工業規格である。

表面化学分析データ用デジタルデータ転送フォーマットについては,JIS K 0141 に規定している。この

規格の転送フォーマットは,データ取得に関する基本的情報を提供するものであるが,校正に必要なデー

タの中にはスタティック二次イオン質量分析法(以下,スタティック SIMS という。

)のデータ解析に必要

な詳細情報が含まれていない。しかし,この規格の転送フォーマットは,スペクトルデータ及びスペクト

ルの横軸増分,並びにその値についての情報を含んでいる。

質量軸目盛の校正データのような付加的なデータは,転送フォーマットが規定している JIS K 0141 に適

合するファイル形式又は別個のファイル形式として情報パッケージの中に組み込まれる。同様にオージェ

電子分光法(AES: Auger electron spectroscopy)及び X 線光電子分光法(XPS: X-ray photoelectron spectroscopy)

の情報フォーマットは JIS K 0142 に規定している。スタティック SIMS では,例えば飛行時間軸目盛を用

いて取得したデータの保存及び転送を可能にすることは重要である。それぞれのスペクトルには,時間軸

目盛から質量軸目盛へ変換するためのパラメータが必要であり,質量軸目盛ではスペクトルの質量増分は

質量とともに変動する。この規格で規定する情報フォーマットは,これらのデータを収納するとともに JIS 

K 0141

のブロック注釈行に挿入することもできる。この規格の情報フォーマットは,このように JIS K 

0141

に連動して動作するよう設計されているので,JIS K 0141 を正確に読み取るよう設計されたソフトウ

ェアは,この情報パッケージが付加された場合でも正しく動作する。この規格は,JIS K 0141 を補完し,

かつ,JIS K 0142 にも適合し,同様の構造をもつ。

適用範囲 

この規格は,スタティック二次イオン質量分析法(SIMS)の分析装置から得られるスペクトルデータフ

ァイルを有効利用するのに必要な校正及び装置パラメータの重要なデータを,簡便に保存し,かつ,コン

ピュータ間で転送するデジタル情報フォーマットについて規定する。

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 22048:2004

, Surface chemical analysis − Information format for static secondary-ion mass

spectrometry(IDT)

なお,対応の程度を表す記号“IDT”は,ISO/IEC Guide 21-1 に基づき,

“一致している”こ

とを示す。


2

K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

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 0141

  表面化学分析−データ転送フォーマット

注記  対応国際規格:ISO 14976:1998,Surface chemical analysis−Data transfer format(IDT)

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 0141 によるほか,次による。

3.1 

パッケージ(package)

スペクトルデータ情報を記述する一連の文字列。

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。

A:飛行時間校正係数

α:式(4)における項 x

2

の校正係数

B:飛行時間校正係数(時間的遅延補正)

β:式(4)における項 の校正係数

γ:式(4)における校正定数

E:質量分析器の飛行経路におけるイオンエネルギー(eV)

L:質量分析器の全経路長(m)

u:統一原子質量単位

M:u をイオンの電荷数の絶対値で除した単位で表される質量軸目盛

m:単位 M で表されるイオンの質量

t:ビームチョッパを基準とした測定到着時間(s)

T:イオン飛行時間(s)

Δt:飛行時間補正値(s)

x:横軸の増分(チャンネル数,時間,質量など)

SIMS:二次イオン質量分析法

ToF:飛行時間

情報フォーマットの記述 

5.1 

一般 

この規格の情報フォーマットは,JIS K 0141 のブロック注釈行に挿入するよう設計されている。そのた

め,JIS K 0141 を読むために開発されたソフトウェアプログラムによって効率よく作動する。飛行時間形

質量分析器を用いたスタティック SIMS の場合,横軸目盛は一定間隔の時間増分であり,補足情報は人が

判読可能な形式で注釈行に挿入されている。さらに,この規格の情報フォーマットが読めるように設計さ

れたソフトウェアによって,データを校正し質量軸目盛に変換するとともに分析支援用に追加のパラメー

タを計算することが可能になる。この操作はデータを転送及び保存する前に実行できるが,その場合,質

量の分解能を最適な状態で保持するには,スペクトル全体を質量の増分を最小にした状態に書き変えなけ


3

K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

ればならないので,データファイルが巨大になり扱いにくくなる。

質量軸目盛の校正パラメータを定義するに当たって,ほとんどの質量分析器に適用できる汎用の二次関

数を使う。長さ の有効飛行経路をもつ飛行時間形(ToF)質量分析器の場合,飛行経路に沿ってエネル

ギーをもつイオンの質量 は,式(1)で表されるとおり,ビームチョッパを基準とした測定到着時間 

関係付けられる。

2

2

)

(

2

L

t

t

E

m

Δ

=

 (1)

ここに,Δは,一次イオンがビームチョッパから試料に到達するまでに要する時間を考慮に入れた遅延

補正値である。ToF 装置の場合,次の式を用いて二つの校正係数を定義する。

2

2

L

E

A

=

 (2)

及び

t

B

Δ

=

 (3)

質量 は,時間又はチャンネル数を表す横軸の増分 を用いて,次の二次方程式で表す。

mαx

2

βxγ

 (4)

ここに,

α: 

β: −

2

AB

γ: AB

2

 

この方程式は一つ余分な非独立係数を用いているが,それによってほとんどの質量分析器の質量軸目盛

を説明できる。例えば,線形質量軸目盛を備えた四重極形質量分析器の場合 α

0

であるが,磁場形質量

分析器では三つの独立係数の全てを用いる。以上のように,ゼロを含む三つの係数を用いる校正は,選択

肢を読み込むソフトウェアを用いることなく広範な分析装置に適用できる。

質量軸目盛の校正は,分析器に適した正しい物理モデルを用いて計算する。例えば,

ToF

分析器の場合

は式

(1)

を用いる。

以上においては,イオンは単位電荷をもつと仮定してきた。実用上その仮定はおおむね正しい。しかし,

多電荷イオンも僅かに存在する。この場合,倍数因子によって の値は増加し,イオンの質量はこの因子

分だけ小さく現れる。したがって,式

(4)

を用いるときには,は質量をイオンの電荷数を表す電子数で除

した値を表す。この目盛を

M

で表す。

附属書 に,この規格の情報フォーマットの代表

3

例を記載している。

1

番目の例は,

ToF SIMS

分析装

置用で質量軸目盛は時間軸に関して非線形であり,横軸は転送フォーマット(JIS K 0141)にチャンネル

数で記録される。質量分析器の質量校正から A

3.683 406 219 931 798

×

10

9

B

3.674 421 716 518 492

×

10

3

となり,これらの値は校正係数 αβγ を計算するのに用いられる。

2

番目の例は磁場形質量分析装置

用で,質量軸目盛は非線形,三つの独立校正係数の全てを必要とする。

3

番目の例は四重極形質量分析装

置用であるが,この装置はドリフトするため,転送フォーマット(JIS K 0141)に記録される線形質量軸

目盛は不正確である。校正係数 β 及び γ が質量軸目盛の補正に用いられる。

5.2 

付則及び定義 

付則及び定義は,次による。

改行:

7

ビットアスキー文字“

CARRIAGE RETURN

”に続き,

7

ビットアスキー文字“

LINE FEED

文字:“

SPACE

”コード又は

7

ビットアスキー文字セット仕様の

94

種類の図形文字。

94

種類の図形文字を,次に示す。


4

K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

なお,垂直線は,引用符‘’又は“”の中に示した図形文字の区切りを示す。

|  ‘      ’  |  ‘ ! ’  |  ‘ " ’  |  ‘ # ’  |  ‘ $ ’  |  ‘ % ’  |  ‘ & ’  |  “ ' ”  |  ‘ ( ’  |  ‘ ) ’  |  ‘ * ’  |  ‘ + ’  |  ‘ , ’  |  ‘ - ’  |  ‘ . ’  |  ‘ / ’

|  ‘ 0 ’  |  ‘ 1 ’  |  ‘ 2 ’  |  ‘ 3 ’  |  ‘ 4 ’  |  ‘ 5 ’  |  ‘ 6 ’  |  ‘ 7 ’  |  ‘ 8 ’  |  ‘ 9 ’  |  ‘ : ’  |  ‘ ; ’  |  ‘

< ’  |  ‘ = ’  |  ‘ > ’  |  ‘ ? ’

| ‘ @ ’ | ‘ A ’ | ‘ B ’ | ‘ C ’ | ‘ D ’ | ‘ E ’ | ‘ F ’ | ‘ G ’ | ‘ H ’ | ‘ I ’ | ‘ J ’ | ‘ K ’ | ‘ L ’ | ‘ M ’ | ‘ N ’ | ‘ O ’

|  ‘ P ’  |  ‘ Q ’  |  ‘ R ’  |  ‘ S ’  |  ‘ T ’  |  ‘ U ’  |  ‘ V ’  |  ‘ W ’  |  ‘ X ’  |  ‘ Y ’  |  ‘ Z ’  |  ‘ [ ’  |  ‘ \ ’  |  ‘ ] ’  |  ‘ ^ ’  |  ‘ _ ’

|  ‘ ` ’  |  ‘ a ’  |  ‘ b ’  |  ‘ c ’  |  ‘ d ’  |  ‘ e ’  |  ‘ f ’  |  ‘ g ’  |  ‘ h ’  |  ‘ i ’  |  ‘ j ’  |  ‘ k ’  |  ‘ l ’  |  ‘ m ’  |  ‘ n ’  |  ‘ o ’

|  ‘ p ’  |  ‘ q ’  |  ‘ r ’  |  ‘ s ’  |  ‘ t ’  |  ‘ u ’  |  ‘ v ’  |  ‘ w ’  |  ‘ x ’  |  ‘ y ’  |  ‘ z ’  |  ‘

{ ’ | ‘|’ | ‘ } ’ | ‘ ∼ ’

整数:整数を入力後,改行を実行

実数:十進数,又は指数で表される十進数を入力後,改行を実行

文字列:最大

80

文字までとする。

情報フォーマット中の

実数値又は整数値が不明の場合は,

1E37

を入力する。

5.3 

情報フォーマット 

5.3.1 

情報フォーマットの内容 

スタティック

SIMS

情報フォーマットは,次の項目からなる,連続した文字列のテキストファイルであ

る。全ての項目は,決められた順序に従って記述しなければならない。

スタティック SIMS 分析装置パラメータ情報フォーマット識別子 

一次イオン質量 

一次イオンパルス電流 

一次イオン直流電流 

一次イオンパルス幅 

一次イオン集群パルス幅 

パルス当たりイオン数 

一次イオン照射量 

一次イオンサイクル時間 

イオンパルス数 

引出電圧 

試料ホルダ電圧 

後段加速電圧 

校正係数アルファ 

校正係数ベータ 

校正係数ガンマ 

フラッド銃エネルギー 

フラッド銃サイクル時間 

フラッド銃パルス電流 


5

K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

スタティック SIMS 装置パラメータ情報フォーマット終了識別子 

JIS K 0141

の分析ソースラベルは,一次粒子種を識別するのに使用する。拡張マークアップ言語は

XML

を使用するのがよい。例えば,

SF

5

SF<sub>5</sub>

となる

[1]

5.3.2 

情報フォーマットにおける項目の定義 

次の項目は,5.3.1 に規定する順序に従っている。引用符で囲ったテキストは,情報フォーマットの項目

を定義する。ここでは分かりやすいように斜体で示すが,データファイルに斜体でコーディングされてい

るわけではない。

スタティック SIMS 装置パラメータ情報フォーマット識別子は文字列,

“[ISO_Static_SIMS_Instrumental_Parameter_Information_Format_1999_September_1]”であり,改行が続

く。

一次イオン質量は文字列であって,この文字列は,“primary_ion_mass=”で始まり,統一原子質量単

位系における一次イオンの質量値である

実数が続く。

一次イオンパルス電流は文字列であって,この文字列は,“primary_ion_pulsed_current=”で始まり,

パルス一次イオン電流値(

pA

)である

実数が続く。

一次イオン直流電流は文字列であって,この文字列は,“primary_ion_direct_current=”で始まり,一

次イオン直流電流値(

nA

)である

実数が続く。

一次イオンパルス幅は文字列であって,この文字列は,“primary_ion_pulse_width=”で始まり,集群

前の一次イオンパルス幅値(

ns

)である

実数が続く。

一次イオン集群パルス幅は文字列であって,この文字列は,“primary_ion_bunched_pulse_width=”

始まり,集群後の一次イオンパルス幅値(

ns

)である

実数が続く。

パルス当たりイオン数は文字列であって,この文字列は,“number_of_ions_per_pulse=”で始まり,

パルスごとの一次イオンの数である整数が続く。

一次イオン照射量は文字列であって,この文字列は,“primary_ion_dose=”で始まり,関連データ取

得中に蓄積した総イオン照射量(

ions/m

2

)である

実数が続く。

一次イオンサイクル時間は文字列であって,この文字列は,“primary_ion_cycle_time=”で始まり,

イオンパルス間隔の時間値(

μs

)である

実数が続く。

イオンパルス数は文字列であって,この文字列は,“number_of_ion_pulses=”で始まり,データ取得

に用いた一次イオンパルス数である

実数が続く。

引出電圧は文字列であって,この文字列は,“extraction_voltage=”で始まり,引出電極に印加するパ

ルス電圧のグランドに対する電位(

V

)である

実数が続く。

試料ホルダ電圧は文字列であって,この文字列は,“sample_holder_voltage=”で始まり,試料ホルダ

に印加するパルス電圧のグランドに対する電位(

V

)である

実数が続く。

後段加速電圧は文字列であって,この文字列は,“post_acceleration_voltage=”で始まり,イオンが検

出器へ到達するまでに加速される電位(

V

)である

実数が続く。

校正係数アルファは文字列であって,この文字列は,“calibration_coefficient_alpha=”で始まり,質

量軸目盛の校正係数 α 値である

実数が続く。

注記

横軸増分 が時間,無次元又は質量を表すとき,校正係数 α の単位は,それぞれ

M

s

2

M

又は

M

1

である。

校正係数ベータは文字列であって,この文字列は,“calibration_coefficient_beta=”で始まり,質量軸


6

K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

目盛の校正係数 β 値である

実数が続く。

注記

横軸増分 が時間,無次元又は質量を表すとき,校正係数 β の単位は,それぞれ

M

s

1

M

又は無次元である。

校正係数ガンマは文字列であって,この文字列は,“calibration_coefficient_gamma=”で始まり,質量

軸目盛の校正係数 γ 値(単位は

M

)である

実数が続く。

フラッド銃エネルギーは文字列であって,この文字列は,“flood_gun_energy=”で始まり,試料に衝

突するときの電子のエネルギー(

eV

)の値である

実数が続く。

フラッド銃サイクル時間は文字列であって,この文字列は,“flood_gun_cycle_time=”で始まり,電

子のパルス間隔の時間値(

μs

)である

実数が続く。

フラッド銃パルス電流は文字列であって,この文字列は,“flood_gun_pulsed_current=”で始まり,フ

ラッド銃のパルス電流値(

nA

)である

実数が続く。

スタティック SIMS 装置パラメータ情報フォーマット終了識別子は文字列,

“[end_of_ISO_Static_SIMS_Instrumental_Parameter_Information_Format]”であり,改行が続く。


7

K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

附属書 A

(参考)

フォーマット化されたデータ例

A.1 

飛行時間形質量分析器を用いて取得したデータ例 

質量軸目盛の校正に

2

個の独立係数を伴う

3

個のパラメータによって校正されたパルスイオン源の例を

示す。これらの項目は,斜体による表記はしていない。

[ISO_Static_SIMS_Instrumental_Parameter_Information_Format_1999_September_1]

primary_ion_mass=127

primary_ion_pulsed_current=0.9

primary_ion_direct_current=1E37

primary_ion_pulse_width=25

primary_ion_bunched_pulse_width=0.9

number_of_ions_per_pulse=1E37

primary_ion_dose=1E16

primary_ion_cycle_time=100

number_of_ion_pulses=600000

extraction_voltage=-2000

sample_holder_voltage=0

post_acceleration_voltage=-13500

calibration_coefficient_alpha=3.6834062199317976E-9

calibration_coefficient_beta=-2.7068775610553372E-5

calibration_coefficient_gamma=0.04973104847149

flood_gun_energy=15

flood_gun_cycle_time=100

flood_gun_pulsed_current=5

[end_of_ISO_Static_SIMS_Instrumental_Parameter_Information_Format]

A.2 

磁場形質量分析器を用いて取得したデータ例 

質量軸目盛の校正に

3

個の独立係数を伴う

3

個のパラメータによって校正された連続イオン源の例を示

す。

[ISO_Static_SIMS_Instrumental_Parameter_Information_Format_1999_September_1]

primary_ion_mass=40

primary_ion_pulsed_current=1E37

primary_ion_direct_current=0.5

primary_ion_pulse_width=1E37

primary_ion_bunched_pulse_width=1E37

number_of_ions_per_pulse=1E37

primary_ion_dose=5.1E16


8

K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

primary_ion_cycle_time=1E37

number_of_ion_pulses=1E37

extraction_voltage=0

sample_holder_voltage=-4000

post_acceleration_voltage=-1000

calibration_coefficient_alpha=0.0000831

calibration_coefficient_beta=0.0007635

calibration_coefficient_gamma=0.0123011

flood_gun_energy=1E37

flood_gun_cycle_time=0

flood_gun_pulsed_current=0

[end_of_ISO_Static_SIMS_Instrumental_Parameter_Information_Format]

A.3 

四重極形質量分析器を用いて取得したデータ例 

質量軸目盛の校正に

2

個の独立係数を伴う

3

個のパラメータによって校正された連続イオン源の例を示

す。

[ISO_Static_SIMS_Instrumental_Parameter_Information_Format_1999_September_1]

primary_ion_mass=132

primary_ion_pulsed_current=1E37

primary_ion_direct_current=1.5

primary_ion_pulse_width=1E37

primary_ion_bunched_pulse_width=1E37

number_of_ions_per_pulse=1E37

primary_ion_dose=8.1E16

primary_ion_cycle_time=1E37

number_of_ion_pulses=1E37

extraction_voltage=-20

sample_holder_voltage=0

post_acceleration_voltage=-3000

calibration_coefficient_alpha=0

calibration_coefficient_beta=0.9992

calibration_coefficient_gamma=0.034

flood_gun_energy=1E37

flood_gun_cycle_time=0

flood_gun_pulsed_current=0

[end_of_ISO_Static_SIMS_Instrumental_Parameter_Information_Format]


9

K 0168

:2011 (ISO 22048:2004)

参考文献 

[1]

ISO/IEC 13522-8

Information technology

Coding of multimedia and hypermedia information

Part 8: XML

notation for ISO/IEC 13522-5

[2]

JIS K 0142

  表面化学分析−情報フォーマット

注記

対応国際規格:ISO 14975

Surface chemical analysis

Information formats

IDT