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Sandbox Physics

E56 · 光电子显微

微区 / 纳米 ARPES：光斑与畴

让双畴样品逐点经过聚焦光子束，检查每个栅格位置的记录谱，用两个能量门定位窄畴。平衡光学通量、计数噪声、能量分辨与累计曝光。

交互模型微区 / 纳米 ARPES：光斑与畴
记录低能量门比例—\text{—}
条件计数区间半宽—\text{—}
两个门的记录总计数—\text{—}
选定驻留期间已知存留—\text{—}
分析器能量半高全宽—\text{—}
透射光子速率—\text{—}
栅格总时长—\text{—}
最终最大剂量 / 临界剂量—\text{—}
实验目标—\text{—}

物理教程

空间图是一系列光谱

背景聚焦光学选取小块样品区域。平移样品会改变光谱中的畴贡献。

为什么值得理解小光斑改善局部性，却降低通量并集中剂量。栅格重叠使一个像素在自身光谱记录前就可能被照射。

先抓重点

核心问题
更小的光斑能揭示畴，而不抹去它吗？
一句话直觉
用记录能量门定位畴，再检查光谱与独立剂量模型。明亮的图像本身不能确定成分。

核心数学模型

高斯光学强度

σr=w8ln⁡2\sigma_r=\frac{w}{\sqrt{8\ln 2}}

强度半高全宽决定样品单元照明积分中的高斯宽度。

有限剂量平均存留

s‾=e−D01−e−δDδD\overline s=e^{-D_0}\frac{1-e^{-\delta D}}{\delta D}

剂量以假定临界剂量归一化，新增剂量趋于零时采用连续极限。

记录门比例

rB=CBCA+CBr_B=\frac{C_B}{C_A+C_B}

此比例仅读取存储探测计数；相同线产额与分离能量门是假设。

常见难点

记录比例需要模型

容易误解图像直接揭示真实样品。

正确理解用记录能量门定位畴，再检查光谱与独立剂量模型。明亮的图像本身不能确定成分。

动手实验

  1. 01

    预测畴混合

    比较宽光斑与分辨窄畴预设。

    应该观察到： 宽光斑混合两条能带，小光斑在窄畴附近分离它们。
  2. 02

    检查存储位置

    移动选定列与行，在窄畴核对目标。

    应该观察到： 选点改变显示谱，记录图与累计剂量保持不变。
  3. 03

    检验分辨与保存

    比较计数不足、损伤与打开狭缝预设。

    应该观察到： 更多计数可能掩盖损伤，小光斑也无法修复宽能量响应。