[發明專利]電鏡系統泵浦光束的穩定裝置及方法、電鏡系統

有效

• 申請號: 202110412663.4
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113237905B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 童玲;王志偉;王中林
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: G01N23/20008
• 分類號: G01N23/20008;G01N23/02
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 于本雙

本申請涉及電子顯微鏡技術領域，公開一種電鏡系統泵浦光束的穩定裝置及方法、電鏡系統，目的是提供一種對入射至電鏡內部的激光泵浦脈沖進行穩定的有效手段。電鏡系統泵浦光束的穩定裝置，包括：光斑探測組件，包括多通道光束探測器；光束穩定控制器，與光斑探測組件連接，用于每隔設定時間間隔，執行以下操作直至光斑位置漂移量小于或等于第一設定值：驅動光斑探測組件移動，使得多通道光束探測器到達電鏡中物鏡后焦面的電子束路徑上；控制多通道光束探測器采集泵浦脈沖光斑信號，并根據當前采集的信號與初次采集的泵浦脈沖光斑信號計算得到光斑位置漂移量；當漂移量大于第一設定值時，根據漂移量對泵浦脈沖光束傳播方向進行校正調節。

技術領域

本申請涉及電子顯微鏡技術領域，特別涉及一種電鏡系統泵浦光束的穩定裝置及方法、電鏡系統。

背景技術

通過把超短脈沖激光與常規透射電鏡相結合發展起來的四維超快透射電鏡是一種同時具有高空間與高時間分辨能力的重要表征工具。超快透射電鏡主要工作于泵浦-探測模式，即引入兩路激光脈沖至透射電鏡內部，一路為泵浦脈沖，用于激發樣品動力學，另一路為探測脈沖，用于激發電子槍燈絲，所產生的電子脈沖在預設的泵浦/探針延時點通過樣品成像。為了減小庫倫電荷效應對時空分辨率的影響，每一個探測脈沖通常只激發出少量電子，信號強度的提高是通過泵浦/探測脈沖序列的重復累積實現的。

與常規透射電鏡的數據記錄方式不同，超快透射電鏡表征需要在一系列不同泵浦/探測延時條件下進行連續數據采集，從而提取出時間尺度上樣品受激發后電子、晶格等的演變過程信息。對于超快明場、暗場成像而言，單次泵浦/探測實驗通常需要長達數小時的采集時間才能獲得較為全面的樣品弛豫動力學信息。這一過程中難以避免的外界電場、磁場變化及環境震動等都會對激光脈沖的穩定性產生影響，進而導致樣品瞬態過程信息的測量精度降低。探測脈沖的不穩定性主要影響電子脈沖輻射劑量，該問題可以通過在采集弛豫動力學數據時同步記錄時間零點參考圖像(每隔固定時間在泵浦光路中引入機械快門或控制延時線回復到時間零點)進行強度校準得到有效解決。對于泵浦脈沖的漂移問題，目前的處理方式一般為對激光設備或外部傳輸光路進行穩定處理。然而，外部光路的穩定并不等效于泵浦脈沖入射至電鏡樣品上的作用區域固定不變。超快透射電鏡自身的震動(具有與激光器及外部光路不同的固有震頻、震幅等)，以及鏡筒內部反射鏡在激光持續輻照后引起的熱漂移等都會導致泵浦光入射至樣品上的位置產生變化。保持超快數據采集過程中泵浦光脈沖與樣品作用區域的恒定不變對于結構弛豫動力學過程信息的精確提取極為關鍵，但目前尚缺乏一種可以對入射至透射電鏡內部的激光泵浦脈沖進行穩定的有效手段。

發明內容

本申請公開了一種電鏡系統泵浦光束的穩定裝置及方法、電鏡系統，目的是提供一種對入射至電鏡內部的激光泵浦脈沖進行穩定的有效手段，以提高電鏡系統數據采集的準確性。

為達到上述目的，本申請提供以下技術方案：

一種電鏡系統泵浦光束的穩定裝置，包括：

光斑探測組件，包括多通道光束探測器；

光束穩定控制器，與所述光斑探測組件連接，用于每隔設定時間間隔，執行以下泵浦光束校正操作直至光斑位置漂移量小于或等于第一設定值：

驅動所述光斑探測組件移動，使得所述多通道光束探測器到達電鏡中物鏡后焦面的電子束路徑上；

控制所述多通道光束探測器采集泵浦脈沖光斑信號，并根據當前采集的泵浦脈沖光斑信號與初次采集的泵浦脈沖光斑信號計算得到光斑位置漂移量；當所述光斑位置漂移量大于所述第一設定值時，根據所述光斑位置漂移量對所述泵浦脈沖光束傳播方向進行校正調節。