Automatic estimation of unknown chemical components in a mixed material by XPS analysis using a genetic algorithm
Automatic estimation of unknown chemical components in a mixed material by XPS analysis using a genetic algorithm
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使用遗传算法通过 XPS 分析自动估计混合材料中的未知化学成分
DOI：
10.1080/27660400.2022.2061878
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Shouno Hayaru
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Murakami Ryo;Yoshikawa Hideki;Nagata Kenji;Shinotsuka Hiroshi;Tanaka Hiromi;Iizuka Takeshi;Shouno Hayaru
利用三维化学分析和操作数分析等方法获得的大量x射线光电子能谱（×PS），迫切需要开发自动分析方法。在之前的研究中，我们开发了一种混合物质的自动分析方法，该方法可以分解XPS光谱，并通过与许多候选单相化合物的XPS参考光谱进行比较来估计其组成比。该方法需要获得样品中每种可能化合物的XPS参考光谱。然而，在许多实际情况下，必要的XPS参考光谱并不总是可用的。在本研究中，我们开发了一种自动分析方法，即使在没有所有必要的XPS参考光谱（即测量的XPS光谱含有未知的峰结构）的情况下，也可以估计成分比。该方法将遗传算法与贝叶斯信息准则相结合，实现了未知峰数量的自动估计。我们应用该方法分析了压电薄膜的深度分辨XPS光谱，并成功地识别了薄膜中成分的化学状态变化。
There is an urgent need to develop automatic analysis methods for the large number of X-ray photoelectron spectroscopy (×PS) spectra being obtained by methods such as 3D chemical analysis and operand analysis. In a previous study, we developed an automatic analysis method for mixed materials that can decompose the XPS spectra and estimate the compositional ratios by comparison with XPS reference spectra of many candidate single-phase compounds. This method needs access to the XPS reference spectrum of every possible compound in the sample. However, in many practical cases, the necessary XPS reference spectra are not always available. In this study, we developed an automatic analysis method to estimate the compositional ratios, even when all necessary XPS reference spectra are not available, i.e. the measured XPS spectra contain unknown peak structures. In particular, the new method can automatically estimate the number of unknown peaks by the combination of a genetic algorithm and the Bayesian information criterion. We applied the method to analyze the depth-resolved XPS spectra of a(PZT) piezoelectric film and successfully identified the change in the chemical states of the components in the film without ambiguity.
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