[發明專利]光學聚焦和焦斑連續掃描的透射電子顯微鏡樣品桿系統

有效

• 申請號: 202011272104.X
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112309808B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 馬超杰;劉暢;劉開輝;許晉京;許智;王恩哥;白雪冬
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01J37/20
• 分類號: H01J37/20;H01J37/21;H01J37/28
• 代理公司: 北京市英智偉誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11521
• 代理人: 劉丹妮;姚望舒

1.一種光學聚焦和焦斑連續掃描的透射電子顯微鏡樣品桿系統，其特征在于，利用安裝有光纖和小口徑透鏡的樣品桿，能夠將聚焦的連續光以及超快脈沖光引入透射電子顯微鏡，并可實現聚焦光斑在有限三維空間的掃描，使得在透射電鏡中原位研究材料物性；其中，

所述透射電子顯微鏡樣品桿系統包括：激光器、反射鏡、第一分光棱鏡、顯微物鏡、安裝有光纖和4f縮放系統的樣品桿、光源、第一透鏡、第二分光棱鏡、第二透鏡和圖像采集器件；

所述激光器出射的激光經反射鏡反射后依次通過第一分光棱鏡、顯微物鏡聚焦后到達安裝有光纖和4f縮放系統的樣品桿中光纖的端面；并且，所述4f縮放系統由兩塊小口徑透鏡組成；

所述光源出射的白光依次通過第一透鏡、第二分光棱鏡、第一分光棱鏡后，經所述顯微物鏡聚焦后到達安裝有光纖和4f縮放系統的樣品桿中光纖的端面；

所述安裝有光纖和4f縮放系統的樣品桿中的光纖端面反射激光和白光后依次通過顯微物鏡收集、第一分光棱鏡透射、第二分光棱鏡反射后，最后通過第二透鏡聚焦后到達圖像采集器件。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述4f縮放系統的小口徑透鏡的口徑為2mm～8mm。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述4f縮放系統的小口徑透鏡的口徑為5mm～6.25mm。

4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述樣品桿通過所述小口徑透鏡實現真空密封。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述激光器選自以下一種或多種：連續光半導體激光器、超快脈沖激光器、固體激光器、氣體激光器、光纖耦合激光器。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述安裝有光纖和4f縮放系統的樣品桿中的光纖在工作波長下為單模或少模光纖，或所述光纖為由單模和少模光纖組成的光纖束。

7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統的激光器后還設置有擴束準直器。

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，當所述激光器需要進行脈沖補償時，所述擴束準直器后進一步設置有兩塊翻轉反射鏡和色散補償元件。

9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述色散補償元件包括平行放置光柵對和一個反射鏡。

10.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述安裝有光纖和4f縮放系統的樣品桿還包括：

三維位移臺，所述光纖的近端固定于所述三維位移臺上；

前端頭；

樣品承載夾具；

壓電陶瓷管，所述壓電陶瓷管在垂直于光傳播方向的平面內精確調節聚焦光斑的位置；

定心裝置；和

微分測微頭，所述微分測微頭在光束傳播方向調節激光的聚焦平面。

11.根據權利要求10所述的系統，其特征在于，所述系統還包括輔助光學成像系統，當所述樣品桿沒有安裝的前端頭和樣品承載夾具時，產生的聚焦光斑通過輔助光學成像系統觀察。

12.根據權利要求1至11中任一項所述的系統，其特征在于，所述光源為白光光源。

13.根據權利要求1至11中任一項所述的系統，其特征在于，所述光源為發光二極管。

14.一種透射電子顯微鏡，其特征在于，所述透射電鏡包括如權利要求1至13中任一項所述的光學聚焦和焦斑連續掃描的透射電子顯微鏡樣品桿系統。