[發明專利]一種用于探索高效率光陰極材料的光發射陰極測試系統

無效

• 申請號: 201410048153.3
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103852479A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 曹高龍;馬超;田煥芳;張明;孫帥帥;李建奇
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 王藝

技術領域

本發明涉及時間分辨透射電子顯微鏡用的光發射陰極測試系統，更具體地，涉及一種用于探索高效率的光陰極材料的光發射陰極測試系統。

背景技術

時間分辨電子顯微鏡也稱為四維電子顯微鏡或者動態電子顯微鏡，是近幾年才提出來的一項新技術，可在很高的時間和空間分辨率下觀察材料中復雜的瞬態動力學變化過程，是理解化學、生物、物理以及材料科學中許多基本行為的關鍵。時間分辨電子顯微鏡要獲得瞬態變化細節，一種可行的方法是通過控制電子束對樣品的照射時間來提高時間分辨率，因而可以利用超快激光控制電子的發射時間來研究瞬態過程。這就類似超快電子衍射和X射線衍射的泵浦-探測技術。時間分辨透射電子顯微鏡的關鍵技術是如何產生非連續發射的超短電子脈沖的電子源，探索具有高效率的光陰極材料以及對電子脈沖的控制。

探索具有高效率的光陰極材料，需要對現有光陰極材料進行挑選優化，關鍵是評估不同光陰極的光發射性能。為了滿足電子衍射和成像要求，由光陰極材料產生的電子脈沖在單一脈沖內的電子數（大于10₆）、脈沖寬度（小于200fs）以及能量色散度(在加速電壓200kV下小于1eV)必須達到一定要求。而目前廣泛使用的鎢、銀或LaB₆材料都很難同時滿足這些條件，而且不僅在陰極材料的選擇上，在最后的材料形狀控制以及光發射的工作條件上都需要進行很大的改進。本發明涉及的光陰極測試系統，對不同的光陰極材料進行光發射性能評估測試，研究光陰極光發射性能與入射激光的頻率、功率之間的關系，探索新型高效的光陰極材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種對不同的光陰極材料進行光發射性能評估測試，研究光陰極光發射性能與入射激光的頻率、功率之間的關系，探索新型高效的光陰極材料的系統。

為了解決上述問題，本發明提供一種用于探索高效率光陰極材料的光發射陰極測試系統，包括光發射電子槍、電子加速裝置、高真空腔體、探測器、激光器和真空設備；所述光發射電子槍包含光發射陰極，用于被所述激光器產生的激光輻射后，所述光發射陰級被激發出光電子；所述電子加速裝置用于對所述光電子進行加速；所述光發射電子槍和電子加速裝置置于所述高真空腔體內；所述真空設備用于使所述高真空腔體保持高真空度；所述探測器用于接收并分析發射出的光電子的亮度、單色性、相干性等特性。

進一步，所述光發射電子槍具有陰極加熱功能，輸入電壓0-12V，輸入電流0-3A，燈絲溫度的典型調節范圍可從300K-3000K，能夠模擬時間分辨電子顯微鏡的真實工作狀態。

進一步，所述光發射電子槍能夠適用于不同電鏡廠商生產的不同類型的燈絲座，同時自制光發射陰極也可以方便的安裝在燈絲座上。

進一步，所述探測器為法拉第筒、能量分析器、熒光CCD等。

進一步，所述激光的入射方式為從正面激光窗口入射或者從側面激光窗口入射。

進一步，所述激光器波長和功率可調。

進一步，所述電子加速裝置為高壓加速管。

進一步，所述高壓加速管由所述發射陰極和陽極板組成，連接有直流高壓源。

進一步，所述光發射陰極為圓錐形，所述陽極板為球面，所述圓錐的尖端位于所述球面的球心。

本發明與現有技術相比較，具有如下突出實質性特點和顯著優點：

測試系統能細致地評估光發射陰極的性能參數，包括不同激發波長下的不同光發射陰極材料的量子效率、光發射電子的單色性和相干性、光發射陰極材料的激發和損傷閾值、不同工作環境下光發射陰極的使用壽命等等，從而為提高陰極的光發射性能，改善光陰極的使用壽命，尋找性能優異的光發射材料提供依據。

附圖說明

圖1為陰極測試系統組成示意圖

圖2為陰極測試系統構造圖

圖3為測試電路原理圖

具體實施方式

下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

實施例一