[發明專利]高信噪比自旋探測器以及降噪系統、降噪方法

在審

• 申請號: 202110759333.2
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113433585A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 吳仕龍;謝卓晉
• 申請（專利權）人: 深圳市理泰儀器有限公司
• 主分類號: G01T7/00
• 分類號: G01T7/00;G05B19/042
• 代理公司: 廣東金泰智匯專利商標代理事務所(普通合伙) 44721
• 代理人: 江麗嬌

本發明涉及自旋探測器技術領域，具體地說，涉及一種高信噪比自旋探測器以及降噪系統、降噪方法，方法包括以下步驟：一、第一電子倍增管在低立體角進行電子收集，散射電子被放大為電脈沖信號進行電子數統計；二、第二電子倍增管以高立體角配置于三角測量面內外，在高的收集角度收集相對于第一倍增器更多的非磁性交換作用反射電子，收集相等的環境白噪聲電子；三、第一電子倍增管和第二電子倍增管產生的模擬脈沖信號被放大編碼為光脈沖信號，被解碼為數字信號在中央處理器通過DSP以及ENC進行降噪處理以及電子計數統計。本發明可以實現對入射電子的自旋方向和極化率進行高效率和高Sherman函數的探測。

技術領域

本發明涉及自旋探測器技術領域，具體地說，涉及一種高信噪比自旋探測器以及降噪系統、降噪方法。

背景技術

電子自旋探測器是通過一定的物理原理來探測空間中飛行電子的自旋極化的裝置。根據探測機制的不同，主要分為Mott探測器、Spin-LEED探測器、以及VLEED探測器等。VLEED探測器是最近發展的、測量效率最高的技術，其原理是：首先將光電子的動能調到約6eV，分別測量電子在撞擊正反方向磁化的Fe(001)-p(1×1)O靶后的反射率，通過測量不同磁化方向的Fe靶的差分反射率來測量入射電子在X(Y、Z)方相的自旋取向和極化率。

在VLEED自旋探測器中，入射光電子和磁化的Fe膜散射靶發生磁性交換相互作用，因而不同自旋方向的光電子反射率與Fe靶磁化的方相相關，VLEED即是通過改變Fe靶的磁化方向來獲得差分的電子反射率信號從而解析出電子的自旋極化性質。但是磁化的Fe靶對入射電子的磁性交換散射不是100％的效率，存在各種影響效率的因素包括散射靶的溫度、制備靶的條件等等，同時散射電子的出射角越高，表征散射效率的Sherman函數就越低，信噪比越低，角度依賴的非磁性交換作用的反射電子構成信號噪聲的主要成分，其它的噪聲成分依次是：Fe靶的二次電子發射，多次散射電子，電路噪聲，宇宙射線等等。現階段的VLEED自旋探測器以Scienta-Omicron公司的商業化產品為代表，安置一個在15度出射角的通道型電子倍增管來收集反射電子并轉換為電壓信號。但是由于Fe靶的表面效應，反射電子并不嚴格以15度出射，而是以一定的立體角散射進入倍增管。因此，現有產品的探測效率實質上是針對分布在15度附近所有散射電子的平均值。

一方面現有技術尚缺乏降噪技術的引入，較低的信噪比制約了探測效率的提高。為了提高電子自旋測量的效率和Sherman函數，實現電子自旋的高信噪比測量一直是科研技術人員關注的焦點。

發明內容

本發明的內容是提供一種高信噪比自旋探測器以及降噪系統、降噪方法，其能夠克服現有技術的某種或某些缺陷。

根據本發明的一種高信噪比自旋探測器的降噪方法，其包括以下步驟：

一、第一電子倍增管在低立體角進行電子收集，散射電子被放大為電脈沖信號進行電子數統計；

二、第二電子倍增管以高立體角配置于三角測量面內外，在高的收集角度收集相對于第一倍增器更多的非磁性交換作用反射電子，收集相等的環境白噪聲電子；

三、第一電子倍增管和第二電子倍增管產生的模擬脈沖信號被放大編碼為光脈沖信號，被解碼為數字信號在中央處理器通過DSP以及ENC進行降噪處理以及電子計數統計。

作為優選，在三角測量面內外，第一電子倍增管和第二電子倍增管的收集角的范圍為[0，180]；在三角測量面內，第二電子倍增管可以在或者不在此測量面內；在三角測量面內外，第二電子倍增管的軸線與測量面構成的線面角的范圍為[0，180]。

作為優選，ENC降噪方法為：