角分辨光電子能譜儀(ARPES)具有能量和動量分辨能力，是探測材料能帶結構的重要手段。隨著超快激光技術的發(fā)展，結合泵浦-探測技術的超快角分辨光電子能譜儀(TR-ARPES)由于兼具時間分辨能力，可用來探測非平衡態(tài)的電子能帶信息，備受關注。基于高次諧波產生(HHG)的TR-ARPES還具有光子能量高、光子能量可調諧的優(yōu)點，使得其探測范圍可覆蓋大范圍布里淵區(qū)，在電荷密度波(CDW)材料、過渡金屬二硫化物(TMD)材料的超快動力學過程研究中具有重要作用。

近日，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心極端條件物理重點實驗室丁洪研究組(EX7組)博士生陳發(fā)民、潘默君、劉俊德，在研究員錢天和副主任工程師運晨霞的指導下，研制出國內首臺基于高重復頻率、高通量高次諧波光源的超快角分辨光電子能譜儀(HHG-TRARPES)，并通過了現(xiàn)場測試。該儀器系統(tǒng)配備了六軸低溫樣品臺、DA30半球分析器，極限真空優(yōu)于10-10torr，最低溫度小于6K，其光子能量連續(xù)可調(20-60eV)，重復頻率為0.4MHz。第18階次光子(21.6eV)的能量分辨率為109meV，時間分辨率為120fs，樣品位置處的光通量約為1011ph/s，綜合參數(shù)達到世界同類型設備的一流水平。此外，全設備接入自主開發(fā)的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了集成化、智能化、便捷化操作，時間和角度聯(lián)動掃譜，內置真空自鎖與保護功能。目前，實驗裝置已進入穩(wěn)定運行階段，實現(xiàn)了對拓撲絕緣體Bi2Se3未占據(jù)態(tài)和電荷密度波材料1T-TiSe2能帶動力學演化過程的測量。這一設備的搭建完成，為未來研究量子材料中電子的超快動力學過程、未占據(jù)態(tài)及新型電子態(tài)提供了關鍵的實驗平臺。

研究工作得到北京市科學技術委員會、國家自然科學基金委員會、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項(B類)、中科院科研儀器設備研制項目等的支持。高次諧波光源部分得到光物理重點實驗室(L07組)副研究員趙昆、研究員魏志義及聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生王佶、許思源等的協(xié)助。