双周期椭圆极化波荡器的能谱特性

• Published in: Hé jìshu Vol. 48
• Main Authors: 邹 鹰, 陈 振华, 李 俊琴, 黄 耀波, 王 勇, 张 伟, 周 巧根, 丁 洪, 邰 仁忠
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: Science Press 01.06.2025
• Subjects: 光子能量; 波荡器; 磁隙; 角分辨光电子能谱
• ISSN: 0253-3219
• DOI: 10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.250088

角分辨光电子能谱（Angle Resolved Photoemission Spectroscopy，ARPES）是研究材料电子结构的直接实验方法，需要调谐光子能量实现材料表面态（20~200 eV）和体相电子结构（>200 eV）的三维解析。然而，单周期波荡器受磁场周期及强度限制，无法同时覆盖上述光子能量范围。上海光源首创了双周期并列的真空外复合波荡器——双周期椭圆极化波荡器（Double Elliptically Polarized Undulator，DEPU），本研究系统表征了其在BL09U光束线的能谱特性。采用周期长度148 mm的低能段插入件（Low-Energy Insertion Device，LEID）和58 mm的高能段插入件（High-Energy Insertion Device，HEID）分别产生低能和高能光子，再利用氩气、氮气和氖气特征吸收谱线进行能量标定，测定磁隙与基波能量对应关系及光子通量分布。结果表明，LEID基波有效覆盖22~250 eV，光子通量在100 eV以下保持1012 ph·s-1以上；HEID基波覆盖250~1 700 eV，三次谐波扩展至2 000 eV，800 eV以下通量维持1012 ph·s-1以上。能量标定偏差为-0.14~-5.3 eV，实测通量与理论模拟高度吻合。DEPU成功实现20~2 000 eV全面能量覆盖，通过提供表面敏感和体相敏感光子，使同一光束线同时进行材料表面态和体相电子结构研究成为可能，已成功应用于拓扑量子材料等前沿领域研究。