[發明專利]一種電子脈沖靜電時域壓縮裝置及方法

無效

• 申請號: 201310307302.9
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103383910A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 王超;田進壽;趙衛;白永林;盧裕;王俊鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H01J3/02
• 分類號: H01J3/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

技術領域

本發明屬于超快診斷領域，涉及一種電子光學色散棱鏡，尤其涉及一種電子脈沖靜電時域壓縮裝置及方法。

背景技術

時間分辨超快現象研究正在基礎研究、高新技術研究的許多領域展開，以超短電子脈沖快速控制為基礎的電子光學診斷技術已成為該領域重要的研究手段，超快電子衍射儀即是此類技術的典型代表。在超快電子衍射儀中，光電陰極經由外光電效應而發射的電子脈沖被視為整個系統工作的核心，其脈沖寬度及單脈沖電子數等參數決定著超快電子衍射儀技術應用研究的廣度和深度。產生脈寬在100fs左右（1fs=10^-15s）甚至更短且單脈沖包含10³～10⁴個電子的超短電子脈沖技術早已被提上日程，然而此類技術目前仍處于研究階段而未能進入工程應用中，其瓶頸主要是光電陰極發射光電子初能量彌散和高濃度電子脈沖中顯著的空間電荷效應，這兩個因素會導致嚴重的電子脈沖展寬。比如，對于初始脈寬為50fs、單脈沖電子數為10000的電子脈沖，在以30keV平均能量傳輸10cm距離之后，其脈沖寬度已達幾個ps量級（1fs=10^-12s）。因此，自從超快電子衍射技術出現以來，高亮度超短電子脈沖產生技術的研究一直處于此類技術相關研究的最前沿。正因此，已有相關學者對電子槍系統電子脈沖展寬做了大量的理論及實驗研究，且提出了各種電子脈沖脈寬壓縮思路。

迄今為止，見諸報刊的超短電子脈沖產生方法大致分為兩類：一類是采用靜電場和（或）靜磁場對電子脈沖進行時間域和（或）空間域內的調制，如基于電子脈沖展寬效應分析結果，采用新型電子光學結構電子槍設計（如”S”形及“回”字形）或引入電子脈沖展寬抑制電極等方法以達到壓縮電子脈沖的目的；另一類則是采用瞬態調制電場，如基于電子脈沖展寬效應分析結果，利用瞬態調制電場對電子脈沖前后沿電子施以差別性調制以達到產生超短電子脈沖的目的，以及利用強激光場對電子脈沖的質動力學作用從待調制電子脈沖中分離出阿秒量級電子脈沖。以上方法雖然在理論上甚至有些在工程研究中已被證實具有一定的可行性，但遺憾的是，這些方法或者因為其工程實施的可行性較小、或者因為其不能超快電子衍射儀等以超短電子脈沖快速控制為基礎的超快診斷研究應用領域的相關要求而總存在著應用上的局限性。也正因此，對電子脈沖時域壓縮產生方法及相關系統的探索仍在繼續。

發明內容

為了解決背景技術中所存在的技術問題，本發明提出了一種電子脈沖靜電時域壓縮裝置及方法。

本發明的技術方案是：

1.一種電子脈沖靜電時域壓縮裝置，包括供電電源，其特殊之處在于：還包括第一施電柵網、第二施電柵網、第三施電柵網；上述供電電源分別向第一施電柵網、第二施電柵網、第三施電柵網供電；

上述第一施電柵網接地；

上述第一施電柵網與第二施電柵網之間的距離為D₁；

上述第二施電柵網與第三施電柵網之間的距離為D₂；

上述第二施電柵網的電壓為U₁；

上述第三施電柵網的電壓為U₂；

上述D₁、D₂、U₁、U₂需滿足的約束條件如下：

-U₂＞(ε+0.5Δε)cos²α，?????????（1）

0＜t_max-t_min＜τ，????????????（2）