检索结果-南通市图书馆

作者：徐朋西南科技大学

学位级别：硕士

众所周知,传统的电子源主要是由几种电子枪产生,即热阴极微波电子枪,光阴极微波电子枪,和场致发射电子枪。其中热阴极微波电子枪具有平均流强较高,很快加速到相对论速度,迅速射出腔外的优点,但是也因为反轰的存在会使得电子束的束间能... 详细信息

众所周知,传统的电子源主要是由几种电子枪产生,即热阴极微波电子枪,光阴极微波电子枪,和场致发射电子枪。其中热阴极微波电子枪具有平均流强较高,很快加速到相对论速度,迅速射出腔外的优点,但是也因为反轰的存在会使得电子束的束间能散增加,束流品质下降。光阴极微波电子枪存在高亮度,高峰值电流,加速快等一系列的优点,同时也存在横向相干性不够,空间分辨达不到要求,不能用作电子衍射实验的缺点。而场致发射电子枪存在均流强较高,启动时间短的优点,但是缺点就是束团内电子密度不够,成像太慢,时间分辨达不到要求。超冷电子源与上述电子源相比,其突出优点在于使用激光冷却和电离的等离子体有非常低的温度(10 K或者更低)。低温下电子束的相空间密度更高,体积更小,相比一般电子束它的发散度要低几个数量级,具有非常小的发散度。同时,超低温能大幅提升电子源的横向相干性。但是,冷原子电子源产生的电子需经静电场提取,加速,并进行磁聚焦,来满足一定的应用需求。而这个过程中不可避免的会引起电子束有效电子温度的提高,进而降低电子束的横向相干性,亮度,发射度等重要品质。基于此,本论文旨在通过对冷原子电子源的在静电场和磁场中的“加速-聚焦”系统采用有限元法进行数值仿真,进行参数优化,来有效提升电子源的品质,以便能满足其在相干衍射成像和高分辨投射电子显微镜等实验方面的需求。首先,电子源在静电场中的提取和加速方面,本文设计了四片电极板组成的静电场结构,然后通过仿真模拟,对比分析了不同的电磁场边界条件的影响,电极板参数以及负载电压等的影响。结果表明,在有界区域的模拟中,采用周期性电磁场边界条件更符合电子源系统的物理实际。同时,本文发现,选取匹配的电极板间距和电压,可以在四片电极板组成的多级加速结构中实现电子束的“加速-漂移-加速”过程,这不仅有利于电子束总箱尺寸的压缩,提升其纵向相干性,同时有利于基于静电透镜效应的电子束的横向相干性的优化,降低横向发射度。此外,模拟表明,电极板的厚度对最终产生的电子源品质有重要影响,在实验条件允许的范围内,应当选取较小的厚度。最后,本论文对于四片电极结构与常用的两片电极板组成的静电场结构进行了对比分析,结果表明,基于四片电极的多级静电场能有效提升电子源的品质,即降低能散,发射度以及有效电子温度。然后,本文就从静电场引出的电子束,采用螺线管系统进行了磁聚焦分析与模拟,对螺线管聚焦系统进行了参数优化。结果表明,在螺线管出入口位置,径向磁场其主要作用,在螺线管体内部,轴向磁场其主要作用。螺线管入口距离静电场出口越近,电子束经过磁透镜聚焦以后的束腰半径越小,电子束品质越高。同时,样品位置距离螺线管出口越近,聚焦所需的磁场强度更强,电子束到达样品处的束腰半径越小。最终,通过对静电场结构的极板间距,电压,电极板的外径,厚度以及磁聚焦系统等进行参数优化,获得了有效电子温度约为8.2 K,能散约为410-量级,发射度约为***的高品质电子束。

关键词：冷原子电子源有效电子温度发射度有限元法静电透镜磁透镜

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高相干超快电子源研究进展

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物理学报 2017年第15期66卷 1-26页

作者：罗端惠丹丹温文龙刘蓉王兴田进寿中国科学院西安光学精密机械研究所超快诊断技术重点实验室西安710119 中国科学院大学北京100049 山西大学极端光学协同创新中心太原030006 西安工业大学光电工程学院西安710032

以原子级时空分辨监测物质的动力学行为并从最根本层面理解自然界中的微观基本过程一直是飞秒物理、飞秒化学以及飞秒生物学研究的目标.时间分辨电子衍射巧妙地结合了抽运-探测技术和电子衍射技术,可实现直接"观察"和"冻结"类似的超快过... 详细信息

以原子级时空分辨监测物质的动力学行为并从最根本层面理解自然界中的微观基本过程一直是飞秒物理、飞秒化学以及飞秒生物学研究的目标.时间分辨电子衍射巧妙地结合了抽运-探测技术和电子衍射技术,可实现直接"观察"和"冻结"类似的超快过程.然而,目前常用的超快电子探针的横向相干性仍受到电子源的初始尺寸、有效温度、能量弥散以及电子间固有库仑排斥的限制,还很难分辨化学和生物相关的复杂有机分子.近年来大量研究工作都集中在发展高相干的超短电子源,其不仅对时间分辨电子衍射研究起到推动作用,也将极大地促进超快电子显微镜、相干衍射成像以及叠层成像等的发展.本综述以相干性为主线,介绍了几种常用平面阴极光电发射源的研究进展,并从产生机理、独有特性和实验成果方面讨论了尖端发射源和冷原子电子源这两类新型的高相干超快电子源,最后对衍射技术的相干性发展和未来应用进行了展望.

关键词：时间分辨电子衍射分子电影尖端发射源冷原子电子源

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