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光束线

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光束线介绍 学科应用领域

超高分辨宽能段光电子实验系统(简称梦之线)是国家财政部支持的国家重大科研装备研制项目,目标是建成迄今国际上最先进的同步辐射光束线-光电子实验系统(Dreamline)。实现超宽能段覆盖(202000eV)和超高能量分辨(10 meV@1000 eV),创造软X射线实验能力的最高记录。 梦之线的设计目标是利用角分辨光电子能谱(ARPES)和光电子显微镜(PEEM)研究凝聚态固体材料的电子结构和表面与界面性质。束线利用了双EPU设计(两个APPLE-II 型插入件LEID和HEID分别覆盖低能量和高能量段)提供从20 eV到2000 eV的连续变化的同步辐射光。光束线具有超高分辨率、高光通量,以及匹配不同的偏振模式和经过高阶抑制优化的性能,为国内外用户提供研究固体材料能带结构和表面性质的理想平台。由于它具有的宽能量覆盖,尤其适用于研究体相和表面具有不同性质的材料。

 

科学目标 

     梦之线的科学目标是实现超宽能段覆盖(20-2000eV)和超高能量分辨(25meV@867eV),并将角分辨光电子能谱(ARPES)、光电子显微镜(PEEM)两个实验站与光束线有机集成,创造一个绝佳的软X射线实验环境。 ARPES是唯一能直接获得倒易空间中费米能级附近价带电子的方向、速度和散射过程的实验手段,适用于研究强关联电子系统(超导、石墨烯等)、自旋电子学(拓扑绝缘体、反常量子霍尔效应以及磁性材料)、纳米结构及纳米材料等;PEEM则能动态地对上述材料在实空间中呈现的结构进行高空间分辨解析。

光束线布局和构成 光束线详细参数

线站性能参数

能量范围

20-200 eVLEID,200-2000 eVHEID

能量分辨率

35000 @ 867 eV

偏振

LH/LV/C+/C-

样品处光通量

3.5×1011 phs/s/0.01% BW @ 800eV

样品处光斑尺寸(PEEM

20 ?m×30 ?m

角分辨光电子能谱(ARPES

最佳能量分辨率21 meV @ 400 eV

最低温12 K (Carving样品架)

样品处理: 氩刻/高温退火1000/K-cell

样品生长表征:MBE+RHEED+LEED

光电子显微镜(PEEM)

分辨范围0.65-100 um

空间分辨率 LEEM 3 nm; PEEM 6 nm(汞灯)/20 nm(X)

能量分辨率 0.15 eV

备选光源:飞秒激光(波长800/400 nm/汞灯(4.9eV

原位处理:氩刻/K-cell/E-beam/ O2, Ar等气氛

辅助设施

Unilab Pro SP(1250/1000)型手套箱,制备和存放空气敏感样品

实验室布局和构成 主要实验方法 实验站主要设备 实验条件 样品准备方法 数据采集及处理

角分辨光电子能谱(ARPES

 

      

    ARPES实验站配备了先进的Scienta DA30L 电子能量分析器和六轴液氦开循环样品操纵台Carving。其中DA30L具备最新的Deflection模式,能够进行快速高效的费米面测绘,尤其适用于小尺寸样品。Carving样品架具有3个平移自由度和3个转动自由度,提供高精度、高稳定性的样品姿态操控,方便地获取动量空间内大范围内任意位置的电子结构信息。Carving配有Labview编写的控制软件和良好的位置与安全连锁程序,为实验测量带来便利性。

    AREPS系统配备了进样腔、中转和样品预处理腔、样品准备腔和实验主腔。其中进样腔预留6个样品位;中转和预处理腔可以进行样品表面的Ar气清洗和退火处理;样品准备腔配有低能电子衍射(LEED)和K-cell,对样品表面进行周期性检测与表面电子掺杂调制。此外,实验站配备了分子束外延生长系统,以进行Fe(TeSe) 薄膜的制备。

    主要方法:UVU/Soft X-ray/ Resonant ARPESMBE

 

光电子显微镜(PEEM

 

 

       PEEM通过光电效应,为用户提供研究固体材料表面性质的高空间分辨率、化学成分和磁性分辨的实验平台。线站配备了高性能能量分析器,同时提供同步辐射光、汞灯和激光等多种光源满足不同的实验需求。利用飞秒激光,目前已实现时间分辨的超快PEEM方法,满足对表界面动态过程的研究要求。

主要方法:LEEMMEMLEEDUV/X-ray/Laser-PEEMSpectroscopy

 

方法应用

ARPES

 

PEEM

设备布局图

线站用户成果highlight 用户成果列表或链接

姓名

分工

地点

电话

梦之线(BL09U

黄耀波

用户联系人

综合科研楼414房间

021-33932093

实验站

 

实验大厅