Sistemas ARPES Scienta Omicron

ARPES-Lab

A solução de ponta para ARPES

Design do Sistema

O novo ARPES-Lab fornece uma solução total para ARPES. O design tira proveito da vasta experiência da Scienta Omicron no campo de espectroscopia de elétron. Já que se oferece uma solução integrada com desempenho de fornecedor único, abordam-se questões críticas como a blindagem magnética e aterramento do sistema (exemplos de exigências para experimentos de alta resolução) ao longo do design e da fabricação. Todos os sistemas da Scienta Omicron podem receber upgrades e podem ser estendidos para sistemas multitécnica. Disponibilizam-se caminhos para adicionar, por exemplo, capacidades SPM e MBE, para tornar o sistema ARPES ainda mais competitivo como uma ferramenta científica.

O Analisador DA30-L

Com a apresentação da família de analisadores DA30, o desenvolvimento do analisador hemisférico dá um salto quântico. Usando um novo conceito de defletor (patente pendente), estes novos analisadores podem medir elétrons sequencialmente em um cone completo de 30 graus de ângulo de abertura. Este desenvolvimento abre caminho para o mapeamento de banda da zona de Brillouin de superfície completa sem a necessidade de girar a amostra.

Em conjunto com os sistemas de detecção de spin disponíveis, o DA30-L também permite haver medições resolvidas em spin de aceitação completa de cone sem girar a amostra. Isto representa uma grande descoberta em medições resolvidas em spin, já que, anteriormente, elas só podiam ser gravadas para elétrons emitidos paralelos ao eixo da lente, e contribuem para uma redução substancial em tempos de aquisição.

Os eletrônicos de alta voltagem fornecem condições ultra estáveis para medições precisas e confiáveis. Realiza-se a detecção de elétrons por meio de um sistema detector CCD-MPC moderno 2-D digital de baixo ruído com um nível de ruído de < 0.01 cps/canal. Além disso, o analisador é equipado com leitura em tempo real e defletores X/Y com lentes de analisador de elétrons para fins de diagnóstico e de otimização experimental.

Câmara de Análise

A câmara de aço inoxidável com forro de mu-metal é a escolha padrão para medições avançadas de energia cinética tipicamente geradas por excitação UV de alta resolução. A câmara é feita de aço inoxidável AISI 316 L (Flanges: AISI 304) e fornecido com um forro único de mu-metal. O campo magnético residual garantido no volume crítico em torno do ponto de análise é especificado < 0.5 ?T. Isto será medido e verificado antes da entrega.

Para resolução ultra alta com energia baixíssima, o típico para excitação laser, recomenda-se uma câmara de aço inoxidável com forro duplo de mu-metal que dê um campo magnético residual de < 0.1 ?T. Esta é a escolha de preferência para estudos de alta resolução de elétrons de energia cinética inferior a 10 eV, e está disponível como opção.

A câmara oferece portas para o analisador DA30-L, fontes de excitação, ex. VUV e fontes de raio X, neutralização de carga, sputtering, bombas, medição de pressão, janelas de exibição, manipulador e transferência de amostra. A discussão de configuração será iniciada a partir de um design padrão bem-aceito da Scienta Omicron.

Armação

O sistema de vácuo fica montado em uma armação de aço rígida com pés de altura ajustável de ±5 mm, para que conexão a um sistema de vácuo adjacente seja facilmente possível. O analisador DA30-L pode ser orientado, na fase design, com o plano dispersor de energia horizontal ou vertical. A mesa é otimizada para ter uma área pequena é preparada para upgrades e extensões futuras do sistema.

Sistema de Análise de Câmara de Vácuo

O design da câmara e a configuração de bombeamento são otimizados para a operação do ARPES-lab. A pressão base especificada é < 1E-10 mbar. O sistema de bombeamento consiste em:

• Bomba de íons
• Bomba de sublimação de íons
• Bomba turbomoloecular
• Bomba giratória de apoio
• Válvula de gaveta operada pneumaticamente entre a bomba turbo e a câmara UHV.
• Calibre de íon de filamento geminado de irídio toriado para medição de pressão.

Software

Software de Aquisição

Os analisadores ARPES da Scienta Omicron vem com SES, um software de medição e otimização que roda em Windows 7. Um computador moderno e de bom desempenho que satisfaz os requisitos do SES vem com o espectrômetro. O computador também vem com Igor Pro instalado para análise de espectro.

SES suporta a medição de vários métodos, comuns e raros, como EDC, XPS, UPS e ARPES, CIS, CFS e NEXAFS (os três últimos requerem o controle de monocromador, o qual pode ser integrado ao SES). Ele pode medir tanto com energia fixa ou varrendo a energia, e exibe os dados adquiridos continuamente durante a aquisição. Exploram-se ao máximo os muitos canais angulares e de energia fornecidos pelo sistema detector Scienta 2D MCP/CCD no software de aquisição, garantindo medições rápidas e eficazes.

O SES contém funcionalidades para realizar séries automatizadas de medições com parâmetros individuais. O gerenciador de sequências do SES permite ao usuário configurar, por exemplo, uma série de análises multi-pontos/ângulos controlando tanto o espectrômetro quanto o manipulador, se a opção de motorização para o manipulador for escolhida.

O software SES é construído em um conceito angular para encorajar o desenvolvimento de adicionais customizados. As Interfaces de Programação de Aplicação (APIs) para adicionais do SES, como monocromador síncrotron, estão completamente documentadas. Além disso, a Scienta Omicron dará suporte a desenvolvimento que usam estas APIs. Desenvolver um adicional para SES que realiza aquecimento pulsante de uma amostra, em conjunto com aquisição de dados é um exemplo de customização possível.

O SES salva os dados das medidas em três formatos: Onda Binária Igor (.ibw), Modelo de Experimento Empacotado Igor (.pxt) e um formato proprietário de texto bem-definido (.txt). Os formatos Igor são nativos ao WaveMetrics Igor Pro. Estes formatos também são aceitos por pacotes de análise, como CasaXPS.

Sistema de Controle Mistral

Os sistemas da Scienta Omicron vêm com o sistema de controle Mistral, um controlador lógico programável (PLC) com controle em tela touchscreen intuitiva para controle de sistema do vácuo. Isto lhe permite ter uma visão geral rápida e completa de válvulas, bombas, pressões e bake out. O PLC oferece vários interlocks para manter a operação do sistema segura a todo momento. O procedimento de bake out é programável facilmente e está pré-configurado no PLC.

O sistema UHV inclui um rack de instrumentação de 19” que abriga todos os eletrônicos de controle. Mistral também garante caminhos de upgrade para incluir componentes adicionais, desde fontes simples até módulos SPM avançados, no sistema e na cadeia de interlock.