Abstract
Inverse photoemission spectroscopy (IPES) 在最近十年來快速發展成為研究固態材料費米能階(Fermi level) 以上空電子能階的一種技術。IPES的基本原理是將具有某種動態的電子射入試樣，入射電子填入試樣費米能階以上的空電子能階，產生量子躍遷而發射光子。由入射電子的能量、角度以及所偵測到的光子能量等資料就可以將空電子能帶描繪出來。IPES的基本實驗儀器包含一個特性良好的電源及一個限制頻寬的光子偵測器。由於IPES的作用載面非常小所以給實驗技術方面帶來很大困難。IPES的技術發展至今電子源已經成為決定整套實驗儀器動量及能量解析度的關鍵元件。本文的研究目的是如何自行設計製作一個特性良好的低能量電子槍，輸出電子能量可從5 eV調變到40 eV 。在調變電子能量同時保持電子束的總電流及在試樣表面的成像直徑固定不變，而用電子束的全收斂( 發散 )角度維持在5 度以下。我們採用二極電子源與四元電鏡作為電子槍的主要架構。由於設計目標是低能量大電流，所以空間電荷效應嚴重地影響電子束的聚焦品質。空間電荷效應的考慮是設計低能量電子槍與設計一般較高能量電子槍最大的不同點。除了電子槍外，我們也自行設計製作電子槍控制器，提供電子槍各極所需之電壓。測試結果，當電子能量高變時電子槍的輸出總電流為0.49(±10%) uA電子束在試樣表面的成像半徑為0.63(±10%) mm，發散角度( 半角 )在0.5 度以下。我們使用氧化鋇(BaO) 間熱式陰極，其工作溫度為800-1250℃，所在電子束的能量分佈很窄(KT=0.1)。目前唯有輸出電流強度尚未達到設計目標，其解決的方法在論文中有詳細的討論。#50008867.abs#50008867.abs