Nano-ARPES
நானோ கோணம்-தீர்க்கப்பட்ட ஃபோட்டோமிஷன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (நானோ-ஆர்ப்ஸ்), சோதனை நுட்பமான ஏஆர்பிஇஎஸ் (கோணம்-தீர்க்கப்பட்ட ஃபோட்டோமிஷன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி) இன் ஒரு மாறுபாடு ஆகும். இது சப்மைக்ரான் பக்கவாட்டு தெளிவுத்திறனுடன் வேக இடத்தில் உள்ள பொருட்களின் மின்னணு பட்டை கட்டமைப்பை துல்லியமாக தீர்மானிக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளது. அதன் கோரும் சோதனை அமைப்பு காரணமாக, இந்த நுட்பம் ஏஆர்பிஇஎஸ் விட மிகவும் குறைவாக நீட்டிக்கப்பட்டுள்ளது, இது பரந்த அளவிலான படிக பொருட்களின் மின்னணு பண்புகளை சோதனை ரீதியாக தீர்மானிக்க அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நானோ-ஆர்ப்ஸ் நன்கு வரிசைப்படுத்தப்பட்ட மோனோகிரிஸ்டலின் திடப்பொருட்களின் மின்னணு கட்டமைப்பை அதிக ஆற்றல், வேகம் மற்றும் பக்கவாட்டு தெளிவுத்திறனுடன் அணுக முடியும், அவை நானோமெட்ரிக் அல்லது பன்முக மெசோஸ்கோபிக் மாதிரிகளாக இருந்தாலும் கூட. நானோ-ஆர்ப்ஸ் நுட்பமும் ஐன்ஸ்டீனின் ஒளிமின்னழுத்த விளைவை அடிப்படையாகக் கொண்டது, இது ஃபோட்டான்-இன் எலக்ட்ரான்-அவுட் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி ஆகும், இது குவாண்டம் மற்றும் குறைந்த பரிமாண பொருட்கள் போன்ற நானோ பொருட்களின் மின்னணு கட்டமைப்பைப் படிப்பதில் ஒரு அத்தியாவசிய கருவியாக மாறியுள்ளது. ஃபெர்மி மட்டத்திற்கு கீழே சுமார் 10-15 eV ஆற்றல் நெருக்கமாக உள்ள பட்டைகளின் ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட மின்னணு நிலைகளின் எலக்ட்ரான்களின் பிணைப்பு ஆற்றல்களுக்கும் அலை தருணத்திற்கும் இடையிலான உறவை சோதனை ரீதியாக தீர்மானிக்க நானோஆர்பிஇஎஸ் அனுமதிக்கிறது. இந்த எலக்ட்ரான்கள் ஒரு திடப்பொருளின் மேற்பரப்பில் இருந்து ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்களை வெளியிட போதுமான ஆற்றலுடன் ஒரே வண்ணமுடைய ஃபோட்டான்களால் ஒளிரும் போது வெளியேற்றப்படுகின்றன. மாசுபடுத்தப்படாத மேற்பரப்புகளைப் பாதுகாக்கவும், ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டருக்குச் செல்லும் வழியில் ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்களின் ஆற்றல் மற்றும் பாதையை மாற்றக்கூடிய துகள்களுடன் மோதுவதைத் தவிர்க்கவும் வெற்றிடத்தில் மாதிரிகளின் மேற்பரப்புக்கு அருகில் வைக்கப்பட்டுள்ள எலக்ட்ரான் பகுப்பாய்வாளரால் இந்த ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்கள் கண்டறியப்படுகின்றன. ஒளி உமிழ்வு செயல்முறையைப் போலவே, உந்தம் பாதுகாக்கப்படுகிறது; எனவே, ஒரு மோனோகிரிஸ்டலில் இருந்து ஒளிமின்னழுத்தங்களின் கோண விநியோகம், அது ஒரு நானோமெட்ரிக் அளவாக இருந்தாலும், அந்த படிகத்தில் ஆரம்ப மின்னணு நிலைகளின் உந்த விநியோகத்தை நேரடியாக வெளிப்படுத்த உதவுகிறது. நானோ-ஆர்ப்ஸ் முடிவுகள், ஏஆர்பிஇஎஸ் நுட்பத்தைப் போலவே, பாரம்பரியமாக பகுக்கமுடியாத பிரில்லோயின் மண்டலத்தின் உயர் சமச்சீர் திசைகளில் ஆற்றல்-வேக சிதறல் உறவாகக் காட்டப்படுகின்றன, இது ஆய்வு செய்யப்பட்ட பொருட்களின் பட்டை சிதறல்களைக் காட்டுகிறது. வெளிப்படும் ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்கள் பரஸ்பர இடத்தின் பெரிய பகுதிகள் முழுவதும் நிலையான ஆற்றல் மேற்பரப்புகளால் காட்டப்படும்போது, நானோ-ஆர்ப்ஸ் ஆய்வு செய்யப்பட்ட பொருட்களின் ஃபெர்மி மேற்பரப்பை துல்லியமாக தீர்மானிக்க முடியும். மாதிரிகளில் எலக்ட்ரான்களின் மின்னணு சிதறலை இடஞ்சார்ந்த முறையில் வரைபடமாக்கும் தனித்துவமான திறன் காரணமாக, நானோ-ஆர்ப்ஸ் அதிக பிணைப்பு ஆற்றல் மற்றும் வேகத் தெளிவுத்திறனுடன் நானோ பொருட்களின் மின்னணு இமேஜிங்கையும் உருவாக்க முடியும். நானோ-ஆர்ப்ஸ் ஒரு ஸ்கேனிங் நுட்பமாக இருப்பதால், பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்களின் தோற்றத்தை இடஞ்சார்ந்த பாகுபாடு காட்ட வேண்டிய அவசியமில்லாமல் அதிநவீன ஆர்ப்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்களைப் பயன்படுத்தலாம். இதன் விளைவாக, நானோ-ஆர்ப்ஸ் கருவிகள் ஆர்ப்ஸ் அமைப்புகளுக்காக உருவாக்கப்பட்ட மிகவும் மேம்பட்ட நிறமாலைகளிலிருந்து, குறிப்பாக இரு பரிமாண கண்டறிதல் மற்றும் உயர் ஆற்றல் மற்றும் வேகத் தெளிவுத்திறனுடன் கூடிய சமீபத்திய தலைமுறை எலக்ட்ரான் நிறமாலைகளிலிருந்து லாபம் ஈட்ட முடியும். பின்னணி திடப்பொருட்களின் மின்னணு பட்டை கட்டமைப்பைப் புரிந்துகொள்வது அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலின் பல துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது பல நிகழ்வியல் போக்குகளைப் பற்றிய நுண்ணோக்கி புரிதலுக்கு பங்களிக்கிறது மற்றும் ஒளி உமிழ்வு, ஒளியியல், நெகிழ்வான நியூட்ரான் சிதறல், குறிப்பிட்ட வெப்பம் ஆகியவற்றில் சோதனை நிறமாலையின் விளக்கத்திற்கு வழிகாட்டுகிறது. பெரும்பாலான நவீன பேண்ட் எலக்ட்ரானிக் கட்டமைப்பு கோட்பாட்டு முறைகள் ஒரு திடப்பொருளில் உள்ள எலக்ட்ரான்களுக்கான முழு பல-உடல் ஷ்ரோடிங்கர் சமன்பாட்டைத் தீர்க்க அடர்த்தி செயல்பாட்டுக் கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்துகின்றன. திடப்பொருட்களின் மின்னணு கட்டமைப்பை விவரிப்பதற்கான ஒருங்கிணைந்த சோதனை மற்றும் தத்துவார்த்த அணுகுமுறை, குறிப்பிட்ட ஆற்றல் மற்றும் வேகத்தின் அனுமதிக்கப்பட்ட மற்றும் தடைசெய்யப்பட்ட மின்னணு நிலைகளின் இருப்புக்கு ஏற்ப கடத்திகள், மின்கடத்திகள் மற்றும் குறைக்கடத்திகளுக்கு இடையிலான வேறுபாட்டை நேரடியான காட்சிப்படுத்த அனுமதிக்கிறது, அவை குவாண்டம் இயக்கவியலால் கணக்கிடப்படலாம் மற்றும் ஏஆர்பிஇஎஸ் பயன்படுத்தி அளவிடப்படலாம். ஏஆர்பிஇஎஸ் நுட்பம் இசைக்குழுவின் கட்டமைப்பை நேரடியாக தீர்மானிக்கும் தனித்துவமான திறனைக் கொண்டுள்ளது. இது திடப்பொருட்களில் எலக்ட்ரான் தொடர்புகளின் அளவு மற்றும் வகையைப் புரிந்துகொள்ள உதவுகிறது, வெவ்வேறு கோட்பாட்டு அணுகுமுறைகளைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்ட பேண்ட் எலக்ட்ரானிக் கட்டமைப்பு முடிவுகளை உறுதிப்படுத்துகிறது அல்லது போட்டியிடுகிறது. இருப்பினும், இந்த நுட்பத்தின் பக்கவாட்டு தீர்மானம், கையாளுதல் மற்றும் பன்முக மாதிரிகளின் சப்மைக்ரோமெட்ரிக்கின் நோக்குநிலை ஆகியவை குறைவாகவே உள்ளன. ஏனென்றால், ஏஆர்பிஇஎஸ் இல் அளவிடப்படும் எலக்ட்ரான்கள் அனைத்தும் சம்பவ ஃபோட்டான்களால் தூண்டப்பட்ட ஒளி-உறிஞ்சுதல் செயல்முறையால் வெளியேற்றப்படும் எலக்ட்ரான்கள் ஆகும். மாதிரியின் ஒளிரும் பகுதி ஒரே மாதிரியான பகுதிகளை உள்ளடக்கும் அளவுக்கு பெரியதாக இருந்தால், கண்டறியப்பட்ட வெளியேற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் வெவ்வேறு ஒளிரும் திட்டுகளால் வெளிப்படும் அனைத்து ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்களின் கூட்டுத்தொகையாகும். ஒவ்வொரு பகுதியும் ஒரு தனித்துவமான மின்னணு பட்டை கட்டமைப்பைக் கொண்டிருந்தால், ஏஆர்பிஇஎஸ் நிறமாலை ஒளிரும் பகுதியில் உள்ள ஒவ்வொரு வெவ்வேறு இணைப்பின் அளவிற்கும் ஏற்ப அவை அனைத்தின் சராசரியையும் எடையுள்ளதாகக் காண்பிக்கும். உண்மையில், பல சிக்கலான பொருட்கள் திசைதிருப்பப்பட்ட சிறிய மோனோகிரிஸ்டல்களால் அல்லது பல நானோமெட்ரிக் மோனோகிரிஸ்டல்களால் ஆனவை. பேட்ச் அளவு ஏஆர்பிஇஎஸ் அமைப்பின் ஸ்பாட் அளவை விட சிறியதாக இருந்தால் மட்டுமே பாரம்பரிய ஏஆர்பிஇஎஸ் அவற்றின் சராசரி மின்னணு கட்டமைப்பை வழங்க முடியும், பொதுவாக 200 உம். விரும்பத்தகாத பக்க இரசாயன எதிர்வினைகள் காரணமாக தனித்துவமான இரசாயன கலவையைக் கொண்ட மைக்ரோமெட்ரிக் மற்றும் சப்மைக்ரோமெட்ரிக் மண்டலங்களைக் கொண்ட மாதிரிகளிலும் இந்த வரம்பு உள்ளது, எடுத்துக்காட்டாக, பழமையான மாதிரியின் மாசுபாடு அல்லது ஆக்சிஜனேற்றத்தால் உருவாகிறது. எனவே, வழக்கமான ஏ. ஆர். பி. இ. எஸ். க்கான ஒரே வண்ணமுடைய ஃபோட்டான் கற்றை புள்ளி அளவு பொதுவாக 200 கி. மீ பக்கத்திற்கு மேல் இருப்பதால், இந்த அளவு அல்லது பெரிய ஒரே மாதிரியான மாதிரிகளை மட்டுமே ஆய்வு செய்ய முடியும். இதன் விளைவாக, சிறிய படிகப் பொருட்கள் மற்றும் பன்முகத்தன்மை கொண்ட பெரிய மாதிரிகளின் மின்னணு கட்டமைப்பின் சோதனைத் தீர்மானத்தை செய்ய ஏஆர்பிஇஎஸ் இல் ஒரு துணை மைக்ரோமெட்ரிக் பக்கவாட்டு தீர்மானம் சேர்க்கப்பட வேண்டும். நானோ-ஆர்ப்ஸ் நானோமெட்ரிக் அளவுகோலுக்குள் ஃபோட்டான் சம்பவக் கற்றை அளவை மையப்படுத்துவதன் மூலம் இந்த பக்கவாட்டு பாகுபாட்டை செயல்படுத்தியுள்ளது. ஏஆர்பிஇஎஸ் போலவே, நானோ பொருட்களின் மின்னணு பட்டை கட்டமைப்பை நானோ-ஏஆர்பிஇஎஸ் பயன்படுத்தி வெளியேற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் இயக்க ஆற்றல், திசைவேகம் மற்றும் முழுமையான வேகத்தை அளவிடுவதன் மூலம் நேரடியாக அளவிட முடியும். ஸ்கேனிங் டிரான்ஸ்மிஷன் எக்ஸ்-ரே நுண்ணோக்கி (எஸ். டி. எக்ஸ். எம்) மற்றும் ஸ்கேனிங் ஃபோட்டோ எமிஷன் நுண்ணோக்கி (எஸ். பி. இ. எம்) போன்ற நன்கு அறியப்பட்ட எக்ஸ்-ரே அடிப்படையிலான சில முறைகளில் நானோமெட்ரிக் அளவுகோல் வரை ஒரு ஸ்பாட் அளவை மையமாகக் கொண்ட ஃபோட்டான் கற்றை வழக்கமாக அடையப்படுகிறது. இருப்பினும், இந்த நுட்பங்கள் மிகவும் குறைவான தேவையைக் கொண்டுள்ளன, ஏனெனில் அவை பொதுவாக 150 eV க்கும் அதிகமான சம்பவ ஃபோட்டான் ஆற்றல்களைப் பயன்படுத்துகின்றன மற்றும் கோணம் அல்லாத தீர்க்கப்பட்ட அளவீடுகள் தேவைப்படுகின்றன, முறையே எக்ஸ்-ரே உறிஞ்சுதல் குணகம் மற்றும் கோர்-நிலை ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்களுக்கு விகிதாசாரமாக ஒருங்கிணைந்த சமிக்ஞைகளை மட்டுமே பதிவு செய்கின்றன. இரண்டு நிகழ்வுகளிலும், ஃப்ரெஸ்னல் மண்டல தட்டுகள் (FZP கள்) செயல்திறன் பக்கவாட்டு தெளிவுத்திறனை தீர்மானிக்கும் அத்தியாவசிய கூறாகும், இது மைக்ரோ முதல் நானோமெட்ரிக் பக்கவாட்டு தெளிவுத்திறன் வரை மாறுபடும். இப்போதெல்லாம், சந்தையில் உள்ள பல நிறுவனங்கள் 30 நானோமீட்டரை விட சிறந்த தெளிவுத்திறனுடன் எஃப். இசட். பி. க்களை வழங்குகின்றன, இது எலட்ரா, ஏஎல்எஸ், சிஎல்எஸ் மற்றும் மேக்ஸ்-லேப் போன்ற பல்வேறு ஒத்திசைவு கதிர்வீச்சு வசதிகளில் எஸ். டி. எக்ஸ். எம் மற்றும் ஸ்பீம் கருவிகள் போன்ற பல எக்ஸ்-ரே அடிப்படையிலான நுண்ணோக்கிகளின் கட்டுமானம் மற்றும் செயல்பாட்டை எளிதாக்கியுள்ளது. இருப்பினும், நானோ-ஆர்ப்ஸ் நுட்பத்திற்கு, ஃபெர்மி நிலைக்குக் கீழே உள்ள மின்னணு நிலைகளால் வெளிப்படும் ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்களைக் கண்டறிய மிகவும் குறைந்த சம்பவ ஃபோட்டான் ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது, இது சம்பவ ஃபோட்டான் ஆற்றல் குறைவதால் குறுக்குவெட்டு அதிகரிக்கிறது. ஒரு மாற்று கே-ஸ்பேஸ் இமேஜிங் அணுகுமுறை ஆற்றல்-வடிகட்டப்பட்ட ஒளி உமிழ்வு நுண்ணோக்கிகளை (பி. இ. இ. எம்) அடிப்படையாகக் கொண்டது, பக்கவாட்டு தீர்மானம் சம்பவ ஃபோட்டான் கற்றை மையப்படுத்துவதற்குப் பதிலாக ஒரு எலக்ட்ரான் ஒளியியல் நெடுவரிசையைப் பயன்படுத்தி அடையப்படுகிறது. PEEM இன் இந்த முழு-கள கே-ஸ்பேஸ் பதிப்பு வணிக ரீதியாக கிடைக்கிறது. இருப்பினும், கே-ஸ்பேஸ் இமேஜிங்குடன் வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய இந்த முழு-கள பீம் பதிப்பிற்கு, அதிக ஆற்றல் மற்றும் வேகத் தெளிவுத்திறனை அடைவது சவாலானது. கருவி பொதுவாக, உயர் ஆற்றல் மற்றும் வேகத் தெளிவுத்திறன் கொண்ட ஏஆர்பிஇஎஸ் சோதனைகள் சின்க்ரோட்ரான்களில் செய்யப்படுகின்றன, அவை பிரகாசமான மற்றும் ட்யூனபிள் உயர் ஆற்றல் ஃபோட்டான்கள் மூலங்களை ஆர்டர் செய்யப்பட்ட பொருட்களின் மின்னணு பட்டை கட்டமைப்பை நேரடியாக பதிவு செய்ய வழங்க முடியும். இது கூர்மையான மற்றும் துல்லியமான E மற்றும் k சிதறல்கள் மற்றும் நிலையான ஆற்றல் மேற்பரப்புகளை வழங்குகிறது, இதில் ஆய்வு செய்யப்பட்ட பொருட்களின் ஃபெர்மி மேற்பரப்புடன் தொடர்புடையவை அடங்கும். வழக்கமான ஏஆர்பிஇஎஸ் அமைப்புகள் ஃபோட்டான்களின் குறுகிய கற்றை வழங்க ஒரு ஒரே வண்ண ஒளி மூலத்தைக் கொண்டுள்ளன, எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர் (டிடெக்டர்) மற்றும் சம்பவ ஒளி கற்றை மையத்துடன் தொடர்புடைய மாதிரிகளை கோணமாகவும் மொழிபெயர்க்கவும் பயன்படுத்தப்படும் கையாளுதலுடன் இணைக்கப்பட்ட ஒரு மாதிரி வைத்திருப்பவர். உபகரணங்கள் ஒரு அல்ட்ரா-ஹை வாக்யூம் (யு. எச். வி) சூழலுக்குள் உள்ளன, இது மாதிரியை விரும்பத்தகாத மாசுபாட்டிலிருந்து பாதுகாக்கிறது மற்றும் உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்கள் சிதறுவதைத் தடுக்கிறது. இயக்க ஆற்றல் மற்றும் உமிழ்வு கோணத்திற்கு இரண்டு செங்குத்தான திசைகளில் சிதறடிக்கப்பட்ட பிறகு, எலக்ட்ரான்கள் டிடெக்டருக்கு அனுப்பப்பட்டு, ஒரு வேக திசையில் பேண்ட் கட்டமைப்பின் ஏஆர்பிஇஎஸ் ஸ்பெக்ட்ராவை வழங்க கணக்கிடப்படுகின்றன. மற்ற வழக்கமான ஏஆர்பிஇஎஸ் கருவிகளிலிருந்து அதன் வழக்கமான கருவி அமைப்பின் முக்கிய வேறுபாடு என்னவென்றால், மென்மையான எக்ஸ்ரே கற்றை ஃப்ரெஸ்னல் மண்டலம் தகடுகள் (எஃப்ஜெட்பி) லென்ஸ்களைப் பயன்படுத்தி ஒரு சப்மைக்ரோமெட்ரிக் இடத்தில் கவனம் செலுத்துகிறது. x, y மற்றும் z திசைகளில் நானோ அளவிலான மாதிரி நிலைப்பாட்டை உறுதிசெய்யும் உயர் துல்லியமான கையாளியில் மாதிரிகள் பொருத்தப்படலாம், அங்கு துருவ கோணம் ( ஆக௃தி) மற்றும் அசிமுத்தல் கோணம் (ேட) தானாக ஸ்கேன் செய்யப்படலாம். இந்த அடிப்படை கருவி இரண்டு இயக்க முறைகளை அனுமதிக்கிறதுஃ நானோ-ஆர்ப்ஸ் நேரமின்மை முறை (இயக்க முறைமை வகை 1) நானோ-ஸ்பாட் உடன் நானோ-ஸ்பாட், இது நானோமெட்ரிக் படிக திடப்பொருட்களின் பட்டை கட்டமைப்பை வரைபடமாக்குகிறது, இது வழக்கமான ஏஆர்பிஇஎஸ் போல மிகவும் தொடர்புபட்ட மற்றும் தொடர்பில்லாத பொருட்களில் குவாசி துகள்களின் இயக்கவியலைப் படிக்கிறது, மேலும் நானோ-ஆர்ப்ஸ் இமேஜிங் முறை (இயக்க முறைமை வகை 2) தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பிணைப்பு ஆற்றல் மற்றும் வேக மதிப்பு வரம்பின் ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்களின் உண்மையான இடத்தில் இடஞ்சார்ந்த விநியோகத்தை அளவிடுகிறது. அதிநவீன நானோ-ஆர்ப்ஸ் நுண்ணோக்கிகள் FZP களுக்கான மாதிரிகளின் நிலையின் தொடர்ச்சியான இன்டர்ஃபெரோமெட்ரிக் கட்டுப்பாட்டைக் கொண்டுள்ளன, இது வெப்ப மற்றும் இயந்திர சறுக்கல்களைத் தவிர்க்கிறது. பதிவுசெய்யப்பட்ட நானோ-ஆர்ப்ஸ் படங்களின் விரும்பத்தகாத சிதைவுகள் (இயக்க முறை வகை 2) மற்றும் பரஸ்பர இடத்தின் குறிப்பிட்ட திசைகளில் E மற்றும் k சிதறல் வளைவுகளின் துல்லியம் மற்றும் இனப்பெருக்கம் ஆகியவற்றைத் தடுக்க இது தேவைப்படுகிறது. பரஸ்பர விண்வெளி மற்றும் ஃபெர்மி மேற்பரப்பு வரைபடத்தில் ஆற்றல் நிலையான மேற்பரப்புகள் நானோ-ஆர்ப்ஸ் அமைப்புகளில், பயன்படுத்தப்படும் பகுப்பாய்வாளர்கள் பொதுவாக உயர் ஆற்றல் மற்றும் கோணத் தெளிவுத்திறன் கொண்ட வழக்கமான ஆர்ப்ஸ் கருவியில் நிறுவப்பட்ட அரைக்கோள எலக்ட்ரான் ஆற்றல் ஆகும். அவை வேகம் மற்றும் ஆற்றல் சேனல்கள் கலப்பதைத் தடுக்க ஒரு பிளவுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, இதன் விளைவாக, ஒரு திசையில் கோண வரைபடங்களை மட்டுமே எடுக்க முடியும். வழக்கமான ஏஆர்பிஇஎஸ் போலவே ஆற்றல் மற்றும் இரு பரிமாண உந்த இடத்தின் மீது வரைபடங்களைப் பதிவு செய்ய, மாதிரியை சுழற்ற வேண்டும், அல்லது சேகரிக்கப்பட்ட ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்கள் கற்றை நிலைமின்னியல் லென்ஸுடன் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டருக்குள் பாகுபாடு காட்டப்பட வேண்டும், மாதிரியை நிலையாக வைத்திருக்க வேண்டும். ஆற்றல்-கோண-கோண வரைபடங்கள் பிணைப்பு ஆற்றல்-k// x-k// y வரைபடங்களாக மாற்றப்படுகின்றன. இந்த படங்கள் நிலையான ஆற்றல் மேற்பரப்புகளை பரஸ்பர இடத்தின் k// x மற்றும் k// y அலை திசையன்களின் செயல்பாடாக காட்டுகின்றன. மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க நிலையான ஆற்றல் மேற்பரப்பு ஃபெர்மி மேற்பரப்பு வரைபடமாகும், இது ஃபெர்மி மட்டத்தில் பிணைப்பு ஆற்றலுடன் அந்த ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்களைக் கண்டறிவதன் மூலம் பெறப்படுகிறது. பயன்பாடுகள் நானோ-ஆர்ப்ஸ் நுட்பம் என்பது குவாண்டம் பொருட்கள் உயர் வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டர்கள், இடவியல் பொருட்கள் குறைக்கடத்திகள் உலோகங்கள், மிகப் பெரிய பேண்ட் இடைவெளி இல்லாத மின்கடத்திகள் போன்ற பல்வேறு அமுக்கப்பட்ட பொருள் துறைகளில் மெசோஸ்கோபிக் அல்லது பன்முக பொருட்களின் மின்னணு பேண்ட் கட்டமைப்பைத் தீர்க்க ஒரு அத்தியாவசிய கருவியாகும். மேலும், அனைத்து வகையான கட்ட மாற்றங்கள், சார்ஜ் அடர்த்தி அலைகள், பட்டைகள் கலப்பின கட்டப் பிரிப்பு, சார்ஜ் பரிமாற்றம் மற்றும் செயல்பாட்டில் உள்ள சாதனங்கள் ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடைய மின்னணு கட்டமைப்பு மாற்றங்களை நானோ-பக்க தெளிவுத்திறனை அதிக ஆற்றல் மற்றும் வேகத் தெளிவுத்திறனுடன் இணைப்பதன் மூலம் வெளிப்படுத்தலாம். ஒடுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலில் குறிப்புகள் ஆய்வக நுட்பங்கள் உமிழ்வு நிறமாலை எலக்ட்ரான் நிறமாலை