利用角分辨光谱学(ARPES)研究了固体表面的电子结构。ARPES技术使用同步加速器或激光束与样品相互作用，从而产生光电子的发射。
通过分析光电子的能量和动量，可以绘制出材料的费米表面。ARPES实验通常在2开尔文- 10开尔文范围内进行，但最近的研究趋势往往要求温度低于1开尔文(亚k)。
Janis Research在2008年推出了世界上第一个连续运行的高冷却功率“湿”He-3 ARPES低温恒温器，基温达到0.9 K。类似的系统已经在世界各地的领先研究设施中安装，但最近全球氦短缺使得这些大型亚k ARPES系统的持续运行成本很高。应研究人员的需求，Janis Research成功开发了另一个世界第一，连续运行的高冷却功率无低温(“干”)亚k型ARPES低温恒温器。这种干燥的He-3系统消除了液氦的需求(和成本)，同时也简化了设计，并大大减小了低温恒温器的尺寸。
低温恒温器设计
Janis Research干式亚k ARPES低温恒温器是为真正的特高压操作而设计和制造的，可以烘烤到90摄氏度。一个两级脉冲管制冷机(PTR)冷却两个内部平台和热屏蔽到35 K(第一级)和3 K(第二级)。PTR是由金属密封的CF法兰安装到z运动线性平移台。在真空烘烤过程中，将PTR从低温恒温器中升起并分离，然后降低到正常工作的位置。安装在PTR和平台上的热交换器预冷两个独立的循环He-4和He-3气体的闭环。2个单独的He-3冷凝器可将He-3气体转化为液体;冷凝器的选择根据实验要求，通过阀门调节来确定。用He-3罐收集冷凝液，用He-3罐上的螺纹孔安装样品。热屏蔽上精确排列的槽允许同步辐射或激光到达样品。活动百叶窗也安装在热防护罩上，并通过机械连接在一起。 Both shutters can be opened simultaneously for sample mounting and removal using a wobble stick, and then closed to improve thermal performance. A multifunction mechanical heat switch is used to precool the system, and to operate the system in variable temperature (He-4) mode. A large capacity gas sealed roots pump is used to circulate the He-3 gas.
滑动取样快门
操作主要
该系统可在三种不同的模式下运行。
他模式:在这种模式下，只循环He-4气体;不需要He-3循环。在通过热交换器预冷后，He-4气体通过阻抗冷凝并进入一个1k的罐中。对He-4气体进行抽吸后，基温为~1.3 K。机械热开关配置为在1K锅和He-3锅之间提供直接的热连接，导致在~4 K - 320 K范围内可变温度操作。这种操作模式是特别友好的用户，并提供了快速热循环的样品在广泛的温度范围。
1k运行模式:此时机械热开关处于打开状态。外部配置阀门，引导循环的He-3气体通过1k罐内的热交换器。He-3气体预冷，然后通过阻抗膨胀后冷凝，在He-3罐内收集，冷却至500 mK。
JT操作模式:在此模式下，机械热开关打开，配置外部阀门将循环的He-3气体导向JTCU。进入的气体被He-3废气预冷到~ 2k，然后通过阻抗膨胀冷凝，将He-3罐冷却到550 mK。
总结
Janis Research ARPES干式亚k低温恒温器是一种方便的多功能工具，适用于广泛的研究应用。该系统为研究人员提供了在ARPES配置下实现亚k温度的方法，在封闭束缝的情况下，温度可低至300 mK，以及高冷却功率和无限的实验时间。
来源:https://www.janis.com