[發(fā)明專利]一種具有多種工作模式的時(shí)間分辨試樣檢查裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110427124.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN113203761B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁文錫;胡春龍;葉昶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N23/20058
• 分類號(hào): G01N23/20058;G01N23/2276;G01N27/62;G01N21/84;G01N21/01
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

本發(fā)明屬于超快電子顯微成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有多種工作模式的時(shí)間分辨試樣檢查裝置，通過在超快脈沖電子源與進(jìn)行試樣檢查的超高真空腔體之間加裝楔形的連接法蘭，并結(jié)合多軸試樣傳輸與調(diào)整系統(tǒng)的三維平移及兩維旋轉(zhuǎn)特性，對(duì)試樣表面與檢查電子軸線的空間關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)兩種檢查布局；通過改進(jìn)超快脈沖電子源，在可調(diào)節(jié)與檢查腔體空間關(guān)系的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了出射電子束會(huì)聚角可調(diào)，從而與兩種檢查布局結(jié)合形成多種工作模式，并通過腔體布局的設(shè)計(jì)創(chuàng)新集成了試樣原位處理與表征及儲(chǔ)存等功能，使超快電子顯微技術(shù)所能檢查的試樣類型拓展到清潔表面及吸附層等以前不利于檢查的多種類試樣，以及利用不同衍射方式檢查更多類型的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超快電子顯微成像技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種具有多種工作模式的時(shí)間分辨試樣檢查裝置。

背景技術(shù)

超快電子顯微成像技術(shù)利用脈沖電子束檢查試樣結(jié)構(gòu)的超快動(dòng)態(tài)信息，一般使用透射布局檢查薄膜形態(tài)的試樣，使用反射布局檢查塊材形態(tài)的表面或表面吸附層的試樣。應(yīng)用透射布局進(jìn)行試樣檢查時(shí)，激發(fā)試樣的激光脈沖入射方向需盡可能與電子束共軸以減少兩者速度差帶來的時(shí)間分辨損失；應(yīng)用反射布局進(jìn)行試樣檢查時(shí)，激發(fā)試樣的激光脈沖應(yīng)與電子束軸線垂直以便進(jìn)行強(qiáng)度前沿控制，電子束軸線應(yīng)偏離探測器軸線以使得反射模式下高階的衍射信號(hào)可以被位置固定的探測器記錄。

然而，已有的應(yīng)用超快電子顯微成像技術(shù)的試樣檢查裝置的布局設(shè)計(jì)通常只利于一種檢查模式；另外，表面與吸附層試樣是一個(gè)覆蓋廣泛的研究領(lǐng)域，現(xiàn)有的應(yīng)用超快電子顯微成像技術(shù)的試樣檢查裝置主要通過裝入另外制備試樣的方式進(jìn)行檢查，限制了一大類暴露大氣中會(huì)受到污染的試樣類型，這類試樣需要通過原位制備與表征后進(jìn)行檢查。例如，(1)作為相關(guān)技術(shù)的專利文獻(xiàn)1(公開號(hào)CN 1851450A)已公開了一種飛秒電子衍射裝置。專利文獻(xiàn)1所記載的飛秒電子衍射裝置利用飛秒電子槍對(duì)受光激發(fā)后的試樣進(jìn)行超快電子衍射成像，其飛秒電子束的會(huì)聚角無法方便地調(diào)節(jié)，其布局設(shè)計(jì)只利于透射布局，不具備原位制備與表征試樣的功能。(2)作為相關(guān)技術(shù)的專利文獻(xiàn)2(公開號(hào)CN 102830095 A)已公開了一種基于飛秒電子衍射的分子四維成像系統(tǒng)。專利文獻(xiàn)2所記載的分子四維成像裝置結(jié)合飛秒電子脈沖與集成離子速度成像技術(shù)獲得氣相試樣超聲分子束的分子動(dòng)力學(xué)過程，其飛秒電子束的會(huì)聚角無法方便地調(diào)節(jié)，其布局設(shè)計(jì)只利于透射布局，不具備原位制備與表征試樣的功能。(3)作為相關(guān)技術(shù)的專利文獻(xiàn)3(公開號(hào)CN 102683146 A)已公開了一種四維電子陰影成像裝置。專利文獻(xiàn)3所記載的四維電子陰影成像裝采用飛秒脈沖電子束對(duì)等離子體或其他有瞬態(tài)電磁場顯著參與的超快過程進(jìn)行四維陰影成像，不檢查試樣的結(jié)構(gòu)變化動(dòng)態(tài)信息，其飛秒電子束的會(huì)聚角無法方便地調(diào)節(jié)，其布局設(shè)計(jì)不具備原位制備與表征試樣的功能。(4)作為相關(guān)技術(shù)的專利文獻(xiàn)4(公開號(hào)CN 207198067 U)已公開了一種超緊湊型飛秒電子衍射裝置。專利文獻(xiàn)4所記載的超緊湊型飛秒電子槍主要解決突破100飛秒時(shí)間分辨的技術(shù)問題，其飛秒電子束的會(huì)聚角無法調(diào)節(jié)，其布局設(shè)計(jì)只利于透射布局，不具備原位制備與表征試樣的功能。(5)作為相關(guān)技術(shù)的專利文獻(xiàn)5(公開號(hào)CN 107123584 A)已公開了一種在帶電粒子顯微鏡中研究動(dòng)態(tài)樣本行為。在專利文獻(xiàn)5所記載的一種使用帶電粒子顯微鏡的方法，其布局設(shè)計(jì)只利于透射布局，不具備原位制備與表征試樣的功能。(6)作為相關(guān)技術(shù)的專利文獻(xiàn)6(公開號(hào)CN 110582833 A)已公開了一種試樣檢查裝置及試樣檢查方法。在專利文獻(xiàn)6所記載的一種從檢測信號(hào)去除噪聲且產(chǎn)生的電子束有效地用于檢查的試樣檢查裝置以及試樣檢查方法，其布局設(shè)計(jì)只利于透射布局，不具備原位制備與表征試樣的功能。

因此，在超快電子顯微成像技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)有的裝置及檢查方法或局限于會(huì)聚角不可調(diào)的平行束方法，或局限于利于單一的布局模式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種具有多種工作模式的時(shí)間分辨試樣檢查裝置，用以解決現(xiàn)有應(yīng)用超快電子束的試樣檢查裝置工作模式單一的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種具有多種工作模式的時(shí)間分辨試樣檢查裝置，包括：真空腔體，電子成像組件，超快光路組件，會(huì)聚角可調(diào)的超快脈沖電子源，多軸試樣調(diào)整器以及楔形法蘭；