北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (2).pdf

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1、北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室HANDBOOKOFBEIJINGSYNCHROTRONRADIATIONFACILITY北京同步輻射裝置操作手冊(cè)（修訂稿）4B9B束線和光電子能譜實(shí)驗(yàn)站北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室辦公室編印2008年02月4B9B束線和光電子能譜實(shí)驗(yàn)站一、光源及光子能量分布圖1.1BEPCII下同步輻射專用光（2.5GeV,250mA）、兼用光(1.89GeV,900mA)與改造前(2006年年底前，2.2GeV,100mA)，在各自的標(biāo)準(zhǔn)工作流強(qiáng)下，能量為10-1100eV之間的光子在0.1%帶寬每秒通過數(shù)量按其能量分布情況的比較。圖1.1表示正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)加速器改

2、造前和改造后，在不同運(yùn)行模式下，4B9B前端區(qū)，亦即光電子能譜實(shí)驗(yàn)站光束線光子通量隨光子能量的分布。由于在前端區(qū)這是一個(gè)連續(xù)光譜的白光，而做光電子能譜實(shí)驗(yàn)所需要的是特定能量的光子。為此，具有上述強(qiáng)度分布的光子經(jīng)過4B9B光束線光學(xué)元器件的反射和衍射等過程，最終到達(dá)光電子能譜實(shí)驗(yàn)裝置的是單色化的光子。此圖所示光子數(shù)隨能量的分布曲線代表在圖2.1中到達(dá)前置鏡前的情形。二、光束線、實(shí)驗(yàn)裝置及功能A、光束線：光電子能譜實(shí)驗(yàn)站利用4B9B光束線提供的同步光，其能量范圍為10eV-1000eV的光子。通過表面和界面光電子能譜測(cè)量手段對(duì)物質(zhì)電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。在圖2.1中示意光電子能譜實(shí)驗(yàn)站光

3、路輸運(yùn)線（4B9B光束線）核心光學(xué)部件名稱及所在位置。氣閥光柵單色器沿箭頭方向按所標(biāo)數(shù)字排實(shí)驗(yàn)站132輸出能量范圍41：350—1100eV光柵單色器鏡箱2：160—500eV3：65—210eV4：10—60eV后聚焦鏡低能分支光路，對(duì)應(yīng)4號(hào)光柵前置鏡鏡高能分支光路，對(duì)應(yīng)1、2、3號(hào)光柵光源圖2.14B9B光束線示意圖。右下方為光源，即同步輻射光自儲(chǔ)存環(huán)進(jìn)入光束線，經(jīng)過中上方光柵單色器把白光進(jìn)行單色化，再經(jīng)過右上方后聚焦鏡系統(tǒng)把光斑尺寸縮小后再進(jìn)入分析室，打到樣品表面上。B、光電子能譜實(shí)驗(yàn)裝置：光電子能譜實(shí)驗(yàn)裝置為快速進(jìn)樣室、制備室、激光分子束外延室及分析室等四個(gè)腔體連為一體組成

4、的系統(tǒng)的通稱。這四個(gè)腔體包含了不同的配置，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)完成一個(gè)完整的過程時(shí)它們各自發(fā)揮不同的功能，以完成不同的任務(wù)。其布局如圖2.2所示。氬離子轟擊、電子束退火、低溫冷卻、氣體吸附等樣品處理手段，背散射高能電子衍射（RHEED）、常規(guī)X-ray射線光電子譜（XPS）、同步輻射角積分光電子譜（PES）、同步輻射角分辨光電子譜（ARPES）等分析功能；在外延室內(nèi)在襯底上外延生長(zhǎng)薄膜，對(duì)于這樣一個(gè)超高真空的多功能系統(tǒng)，要掌握各項(xiàng)技術(shù)，完成實(shí)驗(yàn)工作，必須仔細(xì)、認(rèn)真地了解設(shè)備的特點(diǎn)及操作規(guī)程，并且經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)后，才可在實(shí)驗(yàn)站動(dòng)手工作，為此，制定以下操作規(guī)程，供用戶使用。以下按基本實(shí)驗(yàn)順序進(jìn)行

5、說明。樣快速進(jìn)樣室角積分能量品架分析器激光分子束樣品分析室外延裝置樣品制備室RHEED屏幕高能分支光路低能分支光路圖2.2光電子能譜實(shí)驗(yàn)裝置圖三、樣品準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)樣品尺寸S(表面積,厚度從微米到毫米)為：2mm×4mm≤S≤10mm×10mm如樣品為粉末狀，必須制成上述尺寸的固體狀片，粉末樣品一定要粘牢，所用粘合劑應(yīng)不放氣或盡量少放氣，不能對(duì)真空系統(tǒng)造成污染。用于做SRUPS的樣品必須導(dǎo)電。將樣品固定在樣品托上。四、進(jìn)樣1、用丙酮或無水酒精清洗準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)的樣品，吹干。2、進(jìn)樣室如果處于真空狀態(tài)，應(yīng)首先停掉分子泵，然后關(guān)機(jī)械泵，等分子泵轉(zhuǎn)速降下后，將進(jìn)樣室窗口的鎖緊鈕逆時(shí)針旋松，用手扶著窗

6、口，從放氣口放進(jìn)干燥氮?dú)?，直至進(jìn)樣室內(nèi)充滿氮?dú)猓翱谧詣?dòng)松開。3、松開進(jìn)樣桿上的鎖緊螺釘，向下旋轉(zhuǎn)進(jìn)樣桿在合適的高度，將樣品用清潔的鑷子依次放在樣品臺(tái)上。4、關(guān)緊進(jìn)樣室的窗口，按順序啟動(dòng)機(jī)械泵、分子泵。5、樣品在進(jìn)樣室中，停留1－2小時(shí)(視樣品的放氣情況)抽真空后，慢慢試打開進(jìn)樣室與制備-7室之間的閘板伐，此時(shí)應(yīng)注意制備室的真空度變化，如真空度雖然下降(不能低于10mbr)，但隨著伐門打開，真空度可以很快變好，則可以繼續(xù)開伐門，直至全打開，向制備室內(nèi)旋進(jìn)樣桿至合適高度，用樣品叉取下樣品，放在小車上。6、樣品取出后，將進(jìn)樣桿向進(jìn)樣室方向旋上去，確認(rèn)到位后，關(guān)緊兩室之間的閘板伐。7、依

7、次停進(jìn)樣室的分子泵、機(jī)械泵。8、樣品在制備室中抽真空，待真空度變好后，才可進(jìn)行樣品處理(如氬離子轟擊或退火)，再進(jìn)外延室或分析室。五、氬離子轟擊氬離子轟擊的目的是清除掉吸附在樣品表面上的氧和碳，或其它蒸鍍物，在做轟擊前后，都要做俄歇譜(AES)，以便檢查樣品表面的成份和轟擊的效果。氬離子轟擊的具體步驟如下：1、將要轟擊樣品放在制備室樣品架上，調(diào)好樣品架位置。2、清洗氬氣管路啟動(dòng)機(jī)械泵，開小伐1，抽管道，關(guān)閥1，開氬氣瓶，打開小閥門2，使氬氣進(jìn)入，再重復(fù)上述步驟兩次，關(guān)