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費勉100問第十一期

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29.為什么在低溫環境下做ARPES實驗?

ARPES是光進電子出的實驗,探測的是出射的光電子能量和動量。ARPES本身可以實現不同溫度的測量,一般測量范圍是液氦溫度到400k。在低溫下測量ARPES主要是為了獲得比較高的電子能量分辨率:因為熱漲落,電子在有限溫度下會有和溫度成正比的電子能量展寬,所以,溫度越低熱展寬越小,對應ARPES譜線的分辨率就越高。如下圖所示。


30.ARPES腔體為什么需要磁屏蔽?
作為光進電子出的實驗,探測的是出射電子的動能和角度。ARPES采用的紫外光,光子能量比較低,所以,出射光電子的動能就比較小,這樣的光電子容易受到電場和磁場的干擾。ARPES測量腔體采用μ金屬屏蔽層就是為了屏蔽外界地磁場的影響。
因此,不能在樣品臺附近使用磁性材料。不銹鋼材料雖然是低磁材,但是會在低溫下增加磁性,所以,一般盡量避免在樣品臺附近使用不銹鋼零部件。


31.ARPES樣品架頭部零部件(如樣品臺)為什么不能完全絕緣?
ARPES是一種光進電子出的實驗,探測的是電子的動能和出射角度。
當樣品或者樣品臺完全絕緣時,出射的電子得不到補充,就會使得樣品或者樣品臺產生電勢,偏離和分析器的等電位。這樣就會影響探測電子的動能和動量。一般我們把這個叫做Charging。
判斷樣品臺是否Charging,比較常用的手段就是改變紫外光的強度。Charging會隨著光強變化,光強越強產生的光電子越多,累積的電勢就越高,譜系在能量軸上的移動也就越多。如果譜線的費米邊不隨著光強變化,那么很可能不是charging。


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