DA30L-R8000 电子分析器

聚焦

聚焦是ARPES实验中非常重要的一步，为使分析仪达到最佳性能，样品的受照部分必须在三个方向上都处于分析仪的焦点位置：平行于入射狭缝的方向（X），垂直于入射狭缝的方向（Y）、以及朝向/远离分析仪的方向（Z）.

聚焦的第一步是光源的调节

对于工作距离的确定，我们会在利用定位托来确定。确定工作距离后，平整的样品表面就会放置在工作距离，在光源调节中固定不变。

灯的方向

我们有两种光源，分别是激光和紫外气体灯，它们的几何位置如下图。当样品台R1=0°时，样品台运动轴和上述分析器焦点的三个方向重合。但定义不一样，样品台的运动轴如下图括号中的定义。

激光光源align：

激光光斑为几十微米，transmission模式下，看到的都是激光本身光斑大小，可使用大样品来调节光源。

工作距离的确定已经由定位托给定，需要微调的话可以改变L1或L2的电压（注意切勿移动到曲线上的点处，仅改变没有点处的电压，这样不会改变lentable。如果移动到曲线上的点位时，会时lentable变化），在camera显示上观察transmission线的变化。以此来判断工作距离的好坏。理想状态时在不需要改变L1和L2的电压的情况下，transmission线能够最聚焦。

平行于狭缝的方向：这个调整是将transmission线放到Image的中间位置，Y轴刻度为零处。需要通过调节聚焦镜的俯仰和上下来实现。

垂直于狭缝的方向：这个调整是将transmission的强度跳到最大。可以通过UP/Down来判断，UP/Down是DA模式下将电子沿着垂直于狭缝的方向进行偏转。逐渐通过调节聚焦镜的偏摆和左右，将UP/Down增加的值降低到零。

垂直于狭缝方向和工作距离耦合再一起，需要两者重复交替进行优化达来到达最佳状态。平行于狭缝方向也需兼顾下。

激光光斑大小的调节：

该聚焦镜由NTT Advanced Technology制造，在190-210nm激光下，焦距为250-210mm。聚集镜入光口为1.7mm，numeric aperture (NA)在入射光直径为1.0mm时 ~0.04，理论上能够聚焦到~3um。cited from xxx。

该聚焦支架设计存在不足，焦距的调节没法精确进行，需通过螺杆的移动和聚焦镜的夹持改动进行，非常粗糙。一开始优化光斑大小确定焦距需要花费大量时间。上方聚焦旋钮改变伽利略扩束镜的扩束倍数，可以动态调节光斑大小。目前激光光斑大小为xxum

Note

建议是先调节激光光斑大小，然后再优化聚焦。光斑大小可以通过铜网观察，聚焦可以在样品台的门上完成。

紫外光源align：

紫外气体光源光斑大小~1.6mm，比狭缝宽度宽，通常使用和光源尺度差不多的Post样品进行优化。

工作距离还是由定位托确定后，将Post样品表面放置到工作距离。

由于紫外灯的方向不是一个常规的方向，而且能调节的PA方向也不是独立的，所以调节起来相对费劲。但原理和激光调节一致，首先也是通过调节灯头和样品位置，将transmission线移动到中间。其次调节灯的左右和样品的左右，让强度达到最大。接下来反复调节使得最后trasmission达到最优。是否为最优也可通过改变L1/L2，以及Up/Down，看是否能够继续优化来判断。

样品align:

在光源优化之后，放入样品后，只需将样品优化到最佳聚焦位置。同样的，也可通过改变L1/L2，以及Up/Down，看是否能够继续优化。但此时只能动样品位置来进一步优化。

狭缝几何

通常情况下，选取带Aperture的Slit。如果样品聚焦没有做好的话，使用带Aperture的slit时，样品DA mapping会有缺失等情况，这也可以进一步验证聚集的好坏。

MCP的调节

MCP需要工作在线性区，不然的话就无法测量一些小信号。不能因为激光强度强就降低MCP，需要降低的是激光强度，放置衰减片。

如何得到MCP的线性曲线

• 打开global detector,将ADC改成Plused 模式，在Plused模式下，会记录每一个相机事件的信号来得到强度，类似于我之前做过的RIXS的单光子计数。前提需要每个事件之间不存在overlap，这可以通过降低光强，降低Pass Energy以及改到DA14模式得到。

• 可以点击live camera pause检查下事件是否有重叠

• 然后点击MCP optimize, 设置扫描范围和步长。 得到曲线，选取在平台区间的最低点

如何聚焦

• 首先要确定样品台，腔体没有场的影响，不会对出射电子产生影响

• 坐标系定义： X along the slit, Y perpendicular to the slit, Z along the optical axis of the analyzer.

对于小光斑，建议用一个大的样品来优化聚焦，因为trans线本身就很细了。 - UP/Down 垂直于狭缝，如果没有trans线消失了，通常是由于在这个方向上没有聚焦好

• L1和L2对工作距离敏感，可以调节看下工作距离的问题

对于大光斑，需要用小样品来调节

当光斑远小于slit宽度时后，如果对准变得非常困难

• 调光的目的是为了正常测试，通常会在Image模式下，将由样品发出的信号汇聚在分析器前的狭缝处

• 如何对齐有三个维度，在狭缝面内垂直于狭缝，平行于狭缝，狭缝面内外，通常狭缝的30mm x 0.3mm

• 垂直于狭缝比较简单，通常只需要将transmission放到Image中间，这时候光斑也就聚焦在沿着30mm处，在狭缝正中间

• 狭缝面内外，这个就设计到分析器的工作距离，理论上是34mm，如果没有在这个维度聚焦好，整个Image不会收缩到一条线，是发散的形状，甚至能看到部分类似角分辨的信息。

• 这时候就要移动样品Y，让这条线收缩

• 狭缝垂直方向，优于狭缝宽度一般为0.3mm左右，而光斑大小为~20um, 如何在这个方向精细的调节，非常困难。（可以利用Up/Down让电子偏转进入狭缝，然后逐渐减少UP/Down的电压，并在水平和工作距离方向调节激光，知道将up/down降到最低时，trans线还在屏幕上）。