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ARPES真空紫外光源与闭循环低温样品架交付康奈尔大学

文章来源:费勉仪器

2019年3月,费勉仪器科技(上海)有限公司(FERMI INSTRUMENTS)设计制造的真空紫外光源与闭循环低温样品架在美国康奈尔大学(www.cornell.edu)完成安装验收,作为角分辨光电子能谱系统的核心部件,各项指标均达到设计要求,正式交付康奈尔大学原子与固体物理实验室(LASSP)使用。




图一、5.5轴闭循环低温样品架(左)与高辉度真空紫外光源(右)集成测试。

本系统的最终用户Prof. Kyle Shen在LASSP长期致力于量子材料中的多体相互作用研究,通过将Oxide MBE(氧化物分子束外延技术)和ARPES(角分辨光电子能谱)有机结合起来,可以实现复杂量子材料的调控和表征。作为原位表征的强力手段,ARPES的指标对研究的先进性有着决定性作用。



ARPES | BL系列紫外光源和多自由度样品架国际领先

ARPES利用高能量光子照射固体激发电子,通过测量电子能量、角度色散得到固体的精细电子结构,具有极高的灵敏度。ARPES整机指标主要依赖于三个关键部件:

分析器:目前主流以SCIENTAOmicron公司提供的DA30半球形分析器为主。

样品运动自由度及温度控制:样品的温度会直接影响电子的热运动,从而影响到电子探测的能动量分辨率,此外,为了研究复杂量子材料相变的电子结构演化,要求样品的温度尽量低; 另一方面,为了探测到足够大的动量空间,又要求样品能够多自由度运动。FERMI INSTRUMENTS也正在加快研发和产业化进度,预期在年内将发布极端温度低于2K的极低温多自由度样品台。

高分辨真空紫外光源,主要是四个要求:

高能量分辨率,因为光源的分辨率直接影响系统的整体分辨率;

高通量,光源的亮度决定了测试效率和对电子显微结构的分辨率,目前同步辐射级别的亮度在1012光子数;

多光谱:因为不同的能带结构对不同的光子能量的响应不一致,对于三维材料来说,不同的光子能量看到的是不同的Kz,因此需要可变的光子能量来实现全范围的扫描。

长寿命:作为核心高价值部件,用户需要紫外光源能长期稳定地工作。

本次在康奈尔大学交付的这两个部件均为FERMI INSTRUMENTS成熟产品,具有自主核心专利技术,各项指标均在国际上处于领先地位。

核心部件 | 5.5轴闭循环低温样品架(SLTCCM5FD)

5.5轴闭循环低温样品架(SLTCCM5FD)保证了样品台的多自由度运动,具备高精度调节功能,确保了样品测试时的位置准确性,同时摆脱了对液氦的依赖,并保证了控温的精确,现场验收时工作区间涵盖5K~1321K。



图二、5.5轴闭循环低温样品架样品台示意图。

核心部件 | 高辉度真空紫外光源(BL-1000s)



高辉度真空紫外光源(BL-1000s)能够高效激励多种气体组分(He,Ne,Ar,Kr,Xe…),最大光通量 >1017 Photons/Sr·sec,寿命大于10000小时,可以配合光栅或者滤波片实现小于1meV的光谱输出,是目前实验室级别最强的真空紫外光源。



FERMI INSTRUMENTS目前已经收到了来自美国知名大学和研究机构的系统及配件订单,我们正在进军蓝海市场,用“中国智造,中国创造”服务全球客户。


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