费勉100问第十一期

29.为什么在低温环境下做ARPES实验?

ARPES是光进电子出的实验，探测的是出射的光电子能量和动量。ARPES本身可以实现不同温度的测量，一般测量范围是液氦温度到400k。在低温下测量ARPES主要是为了获得比较高的电子能量分辨率：因为热涨落，电子在有限温度下会有和温度成正比的电子能量展宽，所以，温度越低热展宽越小，对应ARPES谱线的分辨率就越高。如下图所示。

30.ARPES腔体为什么需要磁屏蔽？
作为光进电子出的实验，探测的是出射电子的动能和角度。ARPES采用的紫外光，光子能量比较低，所以，出射光电子的动能就比较小，这样的光电子容易受到电场和磁场的干扰。ARPES测量腔体采用μ金属屏蔽层就是为了屏蔽外界地磁场的影响。
因此，不能在样品台附近使用磁性材料。不锈钢材料虽然是低磁材，但是会在低温下增加磁性，所以，一般尽量避免在样品台附近使用不锈钢零部件。

31.ARPES样品架头部零部件（如样品台）为什么不能完全绝缘？
ARPES是一种光进电子出的实验，探测的是电子的动能和出射角度。
当样品或者样品台完全绝缘时，出射的电子得不到补充，就会使得样品或者样品台产生电势，偏离和分析器的等电位。这样就会影响探测电子的动能和动量。一般我们把这个叫做Charging。
判断样品台是否Charging，比较常用的手段就是改变紫外光的强度。Charging会随着光强变化，光强越强产生的光电子越多，累积的电势就越高，谱系在能量轴上的移动也就越多。如果谱线的费米边不随着光强变化，那么很可能不是charging。