В 2024 г. китайским производителем представлена полусферическая РФЭС-система модели R200D. Энергоанализатор отклоняющего типа обеспечивает энергетическое разрешение ΔE < 1 мэВ при интегрировании в локальной области спектра, что соответствует лучшим мировым показателям среди коммерческих приборов для рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Долгое время эталонными характеристиками в классе полусферических энергоанализаторов для XPS обладали приборы серии DA компании Scienta Omicron (Германия). Флагманская модель DA30 демонстрирует предельное энергетическое разрешение ~1,8 мэВ (при энергии пропускания 2 эВ, интегрирование по полному углу), что определяло технологический барьер для конкурирующих решений.

Разработка R200D выполнена с применением методологических подходов, заимствованных из области фотоэлектронной спектроскопии с угловым разрешением (ФЭСУР/ARPES). Реализованный в приборе метод регистрации, условно обозначенный как 1K-1meV-ARPES, предполагает одновременную оптимизацию трёх параметров: криостатического охлаждения образца (~1 K), энергетического разрешения <1 мэВ и углового разрешения, достаточного для реконструкции дисперсионных зависимостей. Для обеспечения данных условий разработаны специализированные узлы: криогенный столик с температурной стабилизацией и источник ВУФ-излучения на базе твердотельного лазера с генерацией гармоник.

Сравнительные характеристики энергетического разрешения систем DA30 (Scienta Omicron) и R200D

Калибровка энергетического разрешения R200D выполнена с использованием газовой ячейки (effusion cell/Gas Cell) в качестве источника референсных линий. Возбуждение проводилось при энергии пропускания анализатора E_p = 2 эВ. При интегрировании сигнала по полному углу детектирования получено значение ΔE = 2,0 мэВ; при локальном интегрировании в области пика — ΔE = 0,9 мэВ. Различие обусловлено вкладом угловой дисперсии и неоднородности электростатического поля в периферийных зонах анализатора.

Экспериментальные данные по определению энергетического разрешения РФЭС R200D

Угловое разрешение (Δθ) анализатора R200D характеризует способность прибора различать электронные состояния с близкими значениями импульса в зоне Бриллюэна. Ниже приведены данные по угловому разрешению для трёх диапазонов кинетических энергий фотоэлектронов: 3–20 эВ (рабочий диапазон для большинства рентгеновских источников), 0–3 эВ (низкоэнергетический режим, актуальный для исследований поверхностных состояний), 0,5 эВ (специализированный режим для изучения квазичастичных пиков вблизи уровня Ферми). E_p — энергия пропускания анализатора, E_k — кинетическая энергия фотоэлектрона.

Зависимость углового разрешения от диапазона энергий пропускания (РФЭС R200D)

Стандартный диапазон: режим Angular30, Ep=2 эВ, Ek=3–20 эВ

Низкоэнергетический диапазон: режим Angular14, Ep=2 эВ, Ek=0–3 эВ

Сверхнизкий диапазон: режим Angular30, Ep=0,5 эВ, Ek=3–20 эВ

Высокое угловое разрешение: режим Angular7, Ep=5 эВ, Δθ < 0,1°

Технические спецификации и конфигурации РФЭС-систем представлены в каталоге ЭМТИОН, раздел Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия.

Сообщение Фотоэлектронная спектроскопия с высоким угловым разрешением (ФЭСУР, ARPES) появились сначала на ЭМТИОН.