PACE-SIMS：具有 AI 智能体质量控制与检查点门控的自主 SIMS 表征
材料科学
2026-08-12 v1
摘要
飞行时间二次离子质谱法（ToF-SIMS）广泛用于各种材料和系统的局部化学研究。然而，其运行在专家时间上成本高昂：训练有素的研究人员必须全程监督采集过程，在整个实验中动态调整参数，这通常跨越持续数天的活动。在此，我们提出 PACE-SIMS，一种以人机协作方式运行 SIMS 研究的智能体工作流。在此工作流中，研究人员指定科学问题和质量要求，AI 智能体构建计划，并在批准后自主执行，在检查点处暂停以评估每次测量，并进行纠正、重试或上报。为了验证该方法，我们将其应用于 18O 富集 WOx 薄膜的化学成分研究。在这项盲法随机、双极性研究（8.1 小时，35 次测量）中，智能体做出了固定脚本会错过的三次非脚本纠正，并且所有四个预测都与密封的真实值相符。同一次运行返回了可转移的测量科学成果，包括组分校准、两种离子极性之间 5.3% 的同位素读数偏移，以及沉积物的示踪剂递送机制，而这些仅需不到两小时的研究人员关注。所开发的智能体架构并非 SIMS 专用，可应用于其他分析技术，其主要目标是对优化方法适用性较差的破坏性测量。
引用
@article{arxiv.2608.12277,
title = {PACE-SIMS: Checkpoint-Gated Autonomous SIMS Characterization with AI-Agent Quality Control},
author = {Anton V Ievlev and Heather Hare and Yiyang Li and Sergei V Kalinin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2608.12277},
year = {2026}
}