費勉100問第十一期

29.為什么在低溫環(huán)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(xiàn)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(yīng)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(dāng)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(chǎn)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(chǎn)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。