元激发是凝聚态物理中十分重要的概念,不管是单粒子激发还是集体激发,都对材料的物理性质具有举足轻重的影响。近年来,凝聚态物理在材料的拓扑物性研究上获得了巨大的进步,以拓扑绝缘体和拓扑半金属为代表的拓扑材料不仅极大地开拓了人们对基础固体物理的认知,也带来了丰富的应用前景。对拓扑材料元激发的研究是理解拓扑物性的关键。本文聚焦于拓扑材料元激发的探索,以典型的节线半金属ZrSiS为例,一方面探索了其独特表面态与表面声子的相互作用,另一方面详细研究了与其拓扑能带相关的独特等离激元物性。本文将为节线形拓扑半金属在低维电子学与等离激元光子学中的应用提供研究基础。在第一部分中,我们利用高分辨电子能量损失谱首次获得了覆盖ZrSiS第一布里渊区高对称方向的声子色散谱,发现了其中一支光学模式的异常软化现象。我们建立了电子-声子相互作用模型,分析发现该光学模式的软化是由于表面声子与ZrSiS表面特有的“漂浮”表面态相互作用导致的Kohn异常。在此基础上,我们建立了表面电子-声子相互作用的详细物理图像,通过对声子自能虚部的拟合,我们得出了这支软化声子的平均电声子耦合常数为λ≈0.15。这一结果将有助于理解拓扑节线形半金属的低维输运性质。在第二部分中,我们首次测量发现了 ZrSiS中的三支能量在0.1-1.5 eV之间的等离激元激发。在布里渊区中心处,这三支等离激元的能量分别为0.20、0.50、0.90 eV左右,处于近-中红外频率区间。与理论上对于具有理想圆形节线的拓扑半金属的预测不同,我们发现三支等离激元都呈现出各向同性的色散关系。变温实验表明这三支等离激元色散都呈现出良好的温度稳定性。通过对ZrSiS表面电子态的分析,结合第一性原理电子能带计算和无规相近似框架下对电子损失函数的计算,我们分析出了这三支等离激元对应的电子态来源,发现这三支等离激元都与体系的拓扑电子能带相关,是拓扑电子态等离激元的直接体现。此外,本论文还尝试了磁性氦原子散射谱仪的搭建,愿景是在实现常规氦原子探测材料表面原子起伏与表面声子的基础之上,进一步地探测到磁性材料的表面磁有序结构和磁振子激发。这一部分中主要介绍了磁性氦原子散射谱仪的机械结构设计与电子学控制系统的设计搭建,前者包括单色化氦原子束产生、激发与探测装置,后者包括对于激发态氦原子进行角分辨能量探测的电路与控制模块的设计与实现、软件开发与调试等。这些工作为磁性氦原子散射谱仪的实现提供了技术基础。