用于超快电子显微镜的光阴极微波电子枪的研制

发布时间：2021-04-02 03:34

　　随着对微观世界的探索和发展,电子显微镜在生物、化学和材料等领域有着广泛的应用前景。为探究更小微观尺度下物质的结构与其动态过程,研制具有高空间分辨率与时间分辨率的超快电子显微镜,具有重要意义。通过调研选择具有高性能的微波电子枪可提高电子枪的束流性能,具有较高能量,可提高空间分辨率;通过使用超短长度的激光器,产生的电子束团长度也会大大减小,可大幅度提高时间分辨率。目前,国内外已有诸多研究机构开始设计和研制。综上,本文对超快电子显微镜的电子来源的研究具有重要意义。在本文中,首先对超快电子显微镜的电子枪结构进行模拟设计。该电子枪工作频率为C波段5712MHz,采用同轴耦合结构馈入功率。该部分设计分为三个部分。第一部分为物理设计,对电子枪的加速腔与耦合器进行模拟设计,得到具有高品质因数与单位分路阻抗的结构,并通过优化减小微波馈入的反射损耗。第二部分为束流动力学计算,得到束团在电子枪内运动状态及出口处的动力学参数,使其达到设计目标。第三部分为加工与实验准备,制备不同直径的微扰体并通过拉珠法测量得到微扰体的形状因子,为之后测量电子枪内轴线电场分布奠定基础。本文的工作和实验内容为下一步超快电子显微镜的... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１物质尺度与观测手段简介??１．１．２电子显微镜分类??

?第１章绪论???Ｔｈｅ?Ｓｃａｌｅ?ｏｆ?Ｔｈｉｎｇｓ?￣?Ｎａｎｏｍｅｔｅｒｓ?ａｎｄ?Ｍｏｒｅ??Ｔｈｉｒｓｔ?Ｎａｌｕｒ？ｉ???Ｔｈｉｎｇｓ?Ｍａｎｍ？＜！？??飞：一?〇，－一?ＢＨＩ??ｆ?ｉ?ｐ＾＇Ｈ＾ｘＵ?ｉｆ??ｗＵ，－??＊■＊■？？？？?ｖ??????．．?？？＊？?ａｍｍｔ?■＊＜ｒ?．＿？？．???Ｉ??图１．１物质尺度与观测手段简介??１．１．２电子显微镜分类??电子显微镜的分类大致有透射电子显微镜、扫描电子显微镜、分析电子显??微镜和扫描探针显微镜等。这些电子显微镜有着不同的应用范围和场合，也有??着各自的优缺点。应用范围最广的即为透射电子显微镜与扫描电子显微镜。??ｓｐｅｃｉｍｅｎ??ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ?Ｕ－－＾???ｏｂｉｅ?ｃｔｉｖｅ?＼?，??ａｐｅｒｔｕｒｅ?乂??ＳＡＤ?（?＞??ａｐｅｒｔｕｒｅ?；?＼??＊?＼??ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｉｅ??［?＼＿＿??ｔｅｎｓ（ｅｓ）??１?Ｊ???ｊｆ???＞／＿Ｌ???ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ??／?＇／?ｏｂｊｅｃｔ?ｐｌａｎｅ??／?／?？?？???／?／?■?＇?ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ??图１．２透射电子显微镜成像系统结构示意图??２??

?第１章绪论???的ＴＥＭ具有高空间分辨率和时间分辨率，因此可用于观测生物、化学、材料??等多领域的样品，并且可观测其动态过程，例如生命科学中组织和细胞的反应??阶段以及材料科学中原子与分子的反应结合等。??超快电子显微镜中样品对电子束团的衍射称为超快电子衍射。在科学研宄??中，Ｘ射线衍射和电子衍射均可作为观察样品的实验手段。超快电子衍射相对??于Ｘ射线衍射的优势在于，电子散射截面比Ｘ射线散射截面要大六个量级，每??弹性散射对样品造成的损伤电子比Ｘ射线要小，以及能捕捉到样品中瞬间的结??构等，这些特点和优势使超快电子衍射的应用范围和研宄更加宽广［４，ｎ＿１２］。??Ｃｏｎｃｅｐｔ?ｏｆ?ＵＥＭ??Ｈｉｆｌｐ??ｉｔ??腦??ｉ??〇??＇＇ｄ琴，’…＜１??图１．３超快电子显微镜概念示意图??超快电子衍射的原理是通过一系列不同时间延迟的电子束团，与样品发生??相互作用后，由ＣＣＤ相机捕捉衍射图像，在显示屏中显示出衍射图像。常见??的操作模式分为单电子模式和单束团模式。单电子衍射即积累每个电子的衍射??图像，直至得到一幅完整的衍射图像。在这种模式下不需考虑电子束团之间的??互斥效应。然而这种模式下由于需要对单个电子进行成像探测，因此对成像系??统的敏感性要求较高。而单束团模式即捕捉一整个束团的衍射图像，易于操作，??４??


本文编号：3114505