[發明專利]一種電子光學系統

有效

• 申請號: 201810517125.X
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN109470732B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 喬山
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01N24/00
• 分類號: G01N24/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

本發明提供一種電子光學系統，所述電子光學系統至少包括：磁場和非軸對稱透鏡群，其中，所述磁場用于分離初始入射電子和出射電子的運動軌道并實現電子運動方向的偏轉，使得所述初始入射電子偏轉第一設定角度，并使得所述出射電子偏轉第二預定角度；所述非軸對稱透鏡群用于補償磁場電子光學特性在垂直及平行磁場方向的非對稱性，減小像差，并與磁場相配合，使電子束在像平面上在沿垂直磁場方向和平行磁場的兩個方向上同時成像。同時，非軸對稱電透鏡可以實現電子束偏轉功能，使電子光學系統的調試更為簡單。

本申請是針對申請日為2017年09月07日、申請號為201710800610.3、發明名稱為一種圖像型電子自旋分析器的專利提出的分案申請。

技術領域

本發明涉及電子自旋分析技術領域，特別是涉及一種電子光學系統。

背景技術

目前，對電子自旋進行測量的分析器主要有Mott型、Spin-LEED型、及VLEED型分析器。其中，Mott型分析器的測量方式是：先將電子加速到20-100KeV的動能，然后使電子在具有高自旋-軌道相互作用材料(通常由高原子序數元素構成)靶上散射，通過測量散射電子強度的不對稱性來測量入射電子的自旋；Spin-LEED分析器是通過測量電子在具有高自旋-軌道相互作用材料(如鎢、銥、鉑、拓撲絕緣體等)單晶表面衍射斑點強度的非對稱性來測量電子的自旋；VLEED是最近發展的新分析器，其測量方式是：首先將電子動能加(減)速到6eV，然后分別測量電子在+Z及-Z方向磁化的鐵磁性靶上的反射率，通過測量此兩反射率的相對差異來測量入射電子在Z方向的自旋。VLEED是目前測量效率最高的電子自旋分析器。

如圖1所示為現有的單通道VLEED分析器的電子自旋測量原理示意圖。初始電子平面11上a點處的入射電子經過電子透鏡12后入射至散射靶13，由該散射靶13散射后經過電子透鏡14到達電子探測器15的A點。同樣，初始電子平面11上b點處的入射電子經過類似的路徑到達電子探測器的B點。若入射電子垂直入射至散射靶13，則經過散射靶13彈性散射后的出射電子也垂直散射靶13，出射電子和入射電子路徑相同，電子探測器會遮斷入射電子束，故經典的VLEED自旋分析器采用使入射電子斜射至散射靶13。由于VLEED的測量效率隨著入射角(即電子束與散射靶法線間的夾角)的加大而下降，故需要選取較小的入射角，而考慮到電子透鏡12和電子透鏡14的尺寸等因素，入射角不能過小，因此通常將入射角選取為7°。由于入射角不為零，入射電子軌道和出射電子軌道不同，入射電子和出射電子不能采用同一電子透鏡。為了獲得較小的入射角，電子光學透鏡12和14的尺寸較小，導致出現較大的像差，也就是來自a點的各入射電子在電子探測器上會形成以A點為中心的較大束斑，同樣，來自b點的各入射電子在電子探測器上會形成以B點為中心的較大束斑，由于束斑較大，導致以A點為中心的束斑與以B點為中心的束斑會部分重疊，因此，經典的VLEED分析器無法區分入射電子的來源位置，也就是說，無法區分入射電子是來自a點還是來自b點。該種無法區分入射電子的來源位置的電子自旋分析器被稱為單通道電子自旋分析器；能將入射電子的來源位置進行區分的分析器被稱為多通道分析器或圖像型分析器。目前運行的電子自旋分析器幾乎都是單通道的。為了提高電子自旋測量的效率，實現電子自旋的多通道測量一直是科研技術人員關注的焦點。