表面電子分光法における信号の減衰は如何に記述されるか？

IX. 簡易単極近似による非弾性平均自由行程の計算

抄録

表面電子分光法における電子の非弾性平均自由行程（inelastic mean free path, IMFP）を簡便に計算するための手法として，簡易単極近似（simplified single-pole approximation，SSPA）を導入し，その有効性について解説する．SSPAは，従来のPennによる単極近似（single-Pole approximation，SPA）をさらに簡略化した手法である．数式的には分散式における 𝑞² の係数を１つのパラメータとして表現し，それを最適化することで，得られるIMFP値をFPA（full Penn algorithm）から得られるIMFPの値に近づけることが可能である．SSPAに基づいてエネルギー損失関数（energy loss function, ELF）から計算したIMFPは，41元素においてFPAおよびSPAによる結果と比較すると，300 eV～10 keVの範囲において良好な一致を示した．特に，分散式中の係数αを0.4167 とした最適化SSPA では，FPA との平均相対差が3% 以下であり，実用的にも十分利用可能である．また，MathematicaによるSSPA-IMFPの実装方法や分散式の係数の最適化計算の手順についても詳述し，読者が再現可能な計算環境についても解説した．