Угловой Фотоэлектронной Спектроскопии в Синхротроне

Вся соответствующая Информация может быть найдена в Инструкции .

1. Тема

Этот продвинутый лабораторный эксперимент обеспечивает понимание каждодневного исследования относительно крупномасштабного эксперимента. Измерения, будет сделан в BESSY (Berliner Elektronenspeicherring-Gesellschaft für Synchrotronstrahlung m. b. H.), так называемый синхротрон третьего поколения. Измерение будет иметь место на дипольной линии луча (НИМ на 5 м.). Студенты могут стать знакомыми с основными методами спектроскопии электрона фотографии. Это - двухдневный эксперимент.

2. Требования

Рекомендуется, чтобы Вы выполнили два эксперимента лаборатории прогресса LEED и Вакуум заранее. Вакуумный эксперимент дает Вам основное понимание UHV (крайний высокий вакуум), условия потока вакуумных труб и их доступа. Вы знакомы с различными насосными системами (ротационный насос лопасти, насос диафрагмы, насос свитка, IGP, TMP, TSP, cryopump).

При эксперименте LEED каждый изучает теоретические основные принципы поверхностной чувствительности, которые характеризуют эксперименты электрона фотографии в VUV и области XUV. Кроме того Вы приобретали опыт с 'сдобой' и делали остаточный газовый анализ со спектрометром массы четырехполюсника. Материал you'er собирающийся исследовать (TiTe2) является также тем же самым. И Вы уже знаете как к preparate образец (проводящий серебряный клей, рычаги раскола, чтобы произвести очищенные поверхности в UHV, кристаллах слоя Van der Waals).

UV-VIS эксперимент - хорошее введение в состав и функциональные возможности монохроматора. Этот все же не принудителен.

3. Подготовка

Сообщите сам в вебсайте BESSY под 'Speicherringbetrieb' во времена операции текущего года. Эксперимент может только быть выполнен если накопитель в 'Multi Bunch Operation' Операции Связки. Договаривайтесь о встрече с наблюдателем эксперимента заранее. Назначение необходимо, потому что Вы нуждаетесь в карте доступа (Значок) и дозиметр, чтобы войти в зал экспериментирования. Работе с клиентами BESSY нужно сообщить поэтому о Вашем участии в эксперименте. Дальнейшие детали могут быть найдены в продвижении эксперимента.

Читайте как подготовка руководящие принципы для этого эксперимента. Также желательно прочитать инструкции безопасности в BESSY. Вы находите их на их начальной странице. Все содержание этого принудительного модуля безопасности может быть найдено в 'пользователях' (Nutzer).

Соответствующие напильники (для загрузки):

4. Проблемы и Задачи

  1. Определите поток фотона монохроматора в диапазоне 4 - 40 eV в зависимости длины волны. Измерьте поэтому ток зеркала M3 и вычислите с кривой доходности для Золота (напильник: M3-Diode.dat) поток фотона. Подготовьте свой результат, поскольку поток фотона в 100 мамах звонит текущую и спектральную ширину на 0,1 %. Определите зависимость потока от ширины выходного разреза (200 µm, 100 µm, 50 µm).
  2. Подготовьте новую поверхность аморфного золота для точного определения края Ферми. Передайте свой образец поэтому от 'НЛО' до Золотой духовки. Просите параметр о токе и время (снижение Золота на 200 µm вольфрамовой проволоки) Вы вычисляли прежде.
  3. Поместите новый образец в анализаторе и измерьте спектры краткого обзора в способе решения места Scienta в 20 eV энергиях возбуждения, 5 энергиях прохода eV, ширине разреза 100 µm и типовой температуре 20 Кельвина. Ищите неоднородность в образце. Определите ширину Края ферми и сравните свой результат с теоретическим вычислением (резолюция энергии анализатор: 5 МэВ, спектральная ширина monochromator на 20 эВ разрыв шириной до 100 м μ: 10 МэВ).
  4. Измерительные Ферми края при разных температурах (100K, 20K, 10K), различные фотона энергии (20 эВ, 8 эВ), разделение различных ширины (150 μ м, 50 м μ) и различные передачи энергии анализатор (10 эВ, 2 эВ). Сравните результаты с Ферми функцию и определять точное местоположение и энергетики аксессуарам.
  5. Определить функции работы из золота шириной спектра. Это требует образца с аккумулятора (около 4,5 V) энергично "установить выше", как кинетическая энергия Scienta не проходят под свою энергию мера (электронный оптика для оптимизации торможения, ускорения не предоставляется). Использование возбуждения 20 эВ энергии и превратить разрыв до 50 μ м, к Channelplate не повредить.
  6. Рассчитать взаимной решетке векторы TiTe2. Чего они ожидают энергии гамма-точка измеряется в нормальных выбросов (k_parallel).
  7. Измерьте дисперсию лент дизеля в пробе TiTe2. Определите эффективную массу из параболического в форме в дисперсии.

5. Введение в проблему

Следующие строки дают лишь краткий обзор. Подробнее в руководстве. Среди различных подпунктов также отдельные файлы в соответствии с заголовками на хранение.

5.1. Синхротрон

Synchrotron - это ускоритель частиц, в котором ускоряются приглашенные элементарные частицы или ионам на очень высокие (релативистные) скорости, вследствие чего частицы получают очень высокие кинетические энергии.

При Elektronensynchrotron электронный источник термокатодов производит свободные электроны, которые провожаются тогда об электростатическом перегоне ускорения в линеарный ускоритель, Mikrotron или даже уже в первое кольцо ускорения (смотри картину). В нем электроны до конечной энергии ускоряются электродинамически и аккумулируются тогда - в случае системы кольца аккумулятора - Synchrotronspeicherring (диаметр около 50 m). Электроны содержатся так долго кольцом аккумулятора, до тех пор пока они не уменьшены столкновениями с остаточными молекулами горючей смеси под применимой плотностью.

В Synchrotrons подтверждалось впервые интенсивное и широко-полосное электромагнитное излучение, которое возникает на основе изменения направления легче приглашенных частиц. Поэтому она обозначается как Synchrotronstrahlung и описывается в 1949 Юлианом Швинджером теоретически. Сначала она появлялась в частица-физических акселераторах тягостно, так как ее излучением пропадает энергия частиц. Она подходит на основе ее свойства, тем не менее, для испытаний в других областях физики, а также следующих естественных наук, но также и для промышленных и медицинских приложений. Поэтому Synchrotronstrahlung производится между тем целенаправленно, к чему больше не применяются к управлении луча частицы необходимым магнитам диполя, а так называемые Wiggler или Undulatoren. У Undulator есть преимущество, что угол эмиссии тоньше чем при Wiggler, однако, гармоничные выпущенной энергии фотонов появляются.

Как излучение Synchrotron обозначают электромагнитные валы, которые выходят тангенциальное к направлении движения легких, приглашенных, relativistischen частиц (электроны или позитроны), если они отклоняются магнитным полем. Так как изменение направления представляет ускорение (изменение вектора скорости физического смысла), речь идет об особенной форме тормозного излучения.

Уравнение свинга

5.2. Монокроматор (в в Википедии не существует !!!)

Монокроматор является оптический прибор для спектрального изоляции определенных длин волн от инцидента, уровень электромагнитного излучения (например, свет, рентгеновское излучение, синхротронное излучение). Электромагнитное излучение без лечения - в силу своего генезиса - polychromatisch из разных длинах волн собранном (поли = много). При использовании monochromator, доля нежелательной радиации покрыты или уничтожены. Для разных длин волн электромагнитного излучения варьируется в области функционирования монохроматоры.

5m-NIM: Нормально Incidence Monochromator: Рисунок 7.1 показывает систему управления луча Primärmonochromators.-Цилиндровое зеркало M1 собирает от магнита диполя спицевого кольца тангенциальное отклоненный белый свет SR и это фокусируется горизонтально под блестящим углом 15 ° на входном зазоре. Планово-эллиптическое зеркало КВ.М фокусируется еще раз вертикально тогда прибывающий свет также под блестящим углом 15 ° и бросает es1 на входной зазор ЭТО.

Примерное монохроматор разбирает тогда aufgeweitete луч о решетке Г (1200 линий / мм, фирма выпуклость и Lomb) spektral и фокусируются ровным зеркалом M3 на зазор выхода AS2 (расхождение 25-50 mrad2). Вращение-эллиптическое зеркало M4, который отображает зазор выхода Primärmonochromators сравнительно 3:1 с размером рекламного ролика примерно от 1.3x10 ³ сантиметр ² на пробу, одновременно служит как Fokussierspiegel для луча FTIR. Использованная решетка с 1200 линиями / мм смонтирована в 4.5 ± Rowlandwinkel и для 130 нм geblazed. Типичный поворот реки (ES=AS2=1000 m), составленный с эталонным фотодиодом (ITT F 4115 2 и GaAs), показан в рисунке 7.3.

К подавлении второго порядка решетки перед выходом раскалывай AS2 колесо фильтра при помощи 3 электростеклоподъемников из кварца (cutoff 160 нм), MgF2 (cutoff 110 нм) и LiF (cutoff 120 нм) смонтировано.

5.3. Фото электронная спектроскопия

Фото электронная спектроскопия основана на так называемом космическом фотоэлектрического эффекта. Это физическое явление было уже в 1887 году Г. Герц [14] и 1888 У. Холл воска [15] обнаружены и исследованы. Правильной интерпретации выступил А. Эйнштейн в 1905 году ([16], Нобелевская премия 1921 года). Эффект определяется по следующей формуле:

Она указывает максимальную кинетическую энергию Emax kin, с которой электроны при стимуле с излучением энергии hv выходят из металла. Здесь ч. - это Plancksche количество воздействия, ч. частоту ионизирующего фотона и Phi работа выхода стимулированного материала.

Общая структура такого эксперимента заключается в следующем:

Фото выбросов процесс может носить общий характер в так называемых "трех этапов модели" объяснения. Три этапа являются:

  1. Стимул электрона обрушивающимся фотоном.
  2. Транспорт стимулированного электрона к поверхности.
  3. Просачивание электрона поверхностью в вакуум.

5.4. Энергетики анализатор

Вот пример разных направлениях электронов через электрон оптики.

Как показано на рисунке видно, является анализатор в режиме угла (говоря уже существует также локальном режиме). Угол плюс-минус 7 градусов, по energieaufgelöst Channelplate отображается. Электронов стимулировать увеличение фосфора экране позади них и имеют ПЗС камеры. Измерительные компьютер анализирует полученные изображения интенсивностью. Разрешение конденсатора сферы составляет:

Кроме того, нужно было разобрать себя с принципом действия Channelplate или Channeltrons, а также камеры CCD. Дальнейший пункт - это принцип действия электронной линзы..

6. Versuchsablauf

Когда работа по крупномасштабного эксперимента, как Бесси БГТ играет важную роль. Он также обязательные инструкции по технике безопасности, как уместно введение. Став луча раза (см. подготовки) сообщил, они поговорить с руководителем удобное для него время. Он сообщил ей на BESSY.

Инструкцию по безопасности

Они переадресовывают себя в день испытания самостоятельно 8:00 ч. во вход BESSY при вахтере (адрес: Улица Альберта Эйнштейна 15, 12 489 Берлин; смотри bessy.de - посетителя - дорога к BESSY). Он дает им по одному гостевому документу, а также дозиметру. Если они отмечаются тогда в первом этаже обслуживанию пользователя (комната в 3211). Там они получают карту доступа к библиотеке BESSY.

В библиотеке находятся 2 компьютера, у которых может проводиться обучение безопасности. Только студент за пользователей обучение безопасности когда-нибудь может проводить это. Кроме того, сведения выпускаются о наушниках, к следующему пункту попадают только, после того, как текст был прочитан вслух. Поэтому обучение продолжается предсказываемый 50 минут.

Чтобы смочь проводить обучение безопасности у этих компьютеров, они должны регистрироваться со счетом BOAT (Бесси Онлайн Аксесс Тул). Для этого испытания практики 2 счета манекена вкладывались: 'mustermann1' и 'mustermann2'. Пароль звучит 'humboldt'. После конца обучения они могут печатать удостоверение участия. Они встречаются с этим удостоверением участия с руководителем испытания в 9:00 ч. в вестибюле. Пожалуйста, они отдают карту доступа к библиотеке снова в обслуживании пользователя.

Фотонный поток

Испытание проводится в BESSY. 2 пробы используются. Первая - это пробный держатель, который напыляется с золотом. Для этого правилен в НЛО отдельный отсек с золотым испарителем. Вероятно, позволяют определять студентов электрический ток 200 мкм провода Вольфрама, а также скорость испарения из кривой давления пара. Второй отсек - это, во всяком случае, измерительный отсек, где Kryostat (тогда, надо надеяться, 10K), а также Scienta приплюсовывают.

Экспериментальная установка

Пробы междухранимы в карусели, что связан с UFO. 5 проб помещаются это. С UFO можно хватать пробу и двигаться к золотому испарителю. Механизм прислонен механизму Kugelschreibes и функционирует без винтов, а просто с фиксацией.

Внимание! При переводе с НЛО очень осторожны. Действия очень гладко. Убедитесь в том, что образец надежно занимаются, так что в период перевозки образца не потеряно. Затем следует UHV дороже аппарат открыт, и после закрытия ausgeheizt снова.

Подготовка образцов

Из карусели принимают пробу и с НЛО в золотой отсек переводят в валюте. Прибор с питанием от сети приводят к обоим контактам. Проверяют, будь то висит еще гомеопатическое сердечное средство тычинки Вольфрама. Ограничители электрического тока отключаются, напряжение медленно повышают, до тех пор пока электрический ток не вырос до 2 А. Электростеклоподъемником может наблюдаться что раскаленную тычинку.

Указание: Слишком большой электрический ток управляет к повышенной потере золота и может вызывать, что тычинка Вольфрама прогорает.

После того, как напылялось, в измерительном отсеке переводят в валюте. Является ли фокусник по позиции трансферта? В программном обеспечении устанавливают: [Что должно делаться?] завинчивают клин при помощи винта M2,5 и Wobbelstick. Таким образом хорошее механическое вместе с тем тепловое сочленение прохладным пальцем гарантируется. Экран также с Wobbelstick закрывают.

Измерительные Ферми краю

Проба, электрический ток луча, Scienta, спектр принимают. Характерная плотность состояния. Температурнозависимое, как охлаждение устанавливают

Определение излучай потока зеркало

Как мне сделать то, что говорит компьютерной сети контроль?

Работа функции определяется

Как проверить, высокими?

Дисперсия d-состояния переходных металлов-Dichalkogeniden.

Scienta Опять же, plusminus углом 7 градусов EDCs. Bin ich senkrecht auf der Probe? Могу ли я перпендикулярно образец?

7. Используется оборудование

8. Литература

  1. Герт пальцем, J. Гарнетт, Н. Bezawada, R. Dorn, L. Mehrgan, M. Meyer, A. Moorwood, J. Stegmeier, G. Woodhouse. Bezawada, Р. Дорн, Л. Mehrgan, М. Мейер, А. Мур Вуд, Дж. Майер Steg, Г. Woodhouse.
    Performance evaluation and calibration issues of large format Оценка и калибровки вопросы большого формата инфракрасный гибридных активных пиксельных датчиков, используемых для наземной и космической астрономии.
    Ядерная Приборы и методы научных исследований в области физики A 565 (2006) 241-250.
  2. SH рощ, RN Браун. CR Pidgeon. CR Pidgeon.
    Interband Magnetoreflection and Band Structure of HgTe.
    Phys. Rev. 161 (1967), 779.
  3. H. Hertz.
    Über den Einfluss des ultravioletten Lichtes auf die elektrische Entladung.
    Ann. Phys. 31, 983 (1887).
  4. А. Эйнштейн.
    За поколения и преобразование света эвристические точки зрения.
    Аналы физики 17 (1905), 132-148.