[发明专利]一种用于探索高效率光阴极材料的光发射阴极测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及时间分辨透射电子显微镜用的光发射阴极测试系统，更具体地，涉及一种用于探索高效率的光阴极材料的光发射阴极测试系统。

背景技术

时间分辨电子显微镜也称为四维电子显微镜或者动态电子显微镜，是近几年才提出来的一项新技术，可在很高的时间和空间分辨率下观察材料中复杂的瞬态动力学变化过程，是理解化学、生物、物理以及材料科学中许多基本行为的关键。时间分辨电子显微镜要获得瞬态变化细节，一种可行的方法是通过控制电子束对样品的照射时间来提高时间分辨率，因而可以利用超快激光控制电子的发射时间来研究瞬态过程。这就类似超快电子衍射和X射线衍射的泵浦-探测技术。时间分辨透射电子显微镜的关键技术是如何产生非连续发射的超短电子脉冲的电子源，探索具有高效率的光阴极材料以及对电子脉冲的控制。

探索具有高效率的光阴极材料，需要对现有光阴极材料进行挑选优化，关键是评估不同光阴极的光发射性能。为了满足电子衍射和成像要求，由光阴极材料产生的电子脉冲在单一脉冲内的电子数（大于10₆）、脉冲宽度（小于200fs）以及能量色散度(在加速电压200kV下小于1eV)必须达到一定要求。而目前广泛使用的钨、银或LaB₆材料都很难同时满足这些条件，而且不仅在阴极材料的选择上，在最后的材料形状控制以及光发射的工作条件上都需要进行很大的改进。本发明涉及的光阴极测试系统，对不同的光阴极材料进行光发射性能评估测试，研究光阴极光发射性能与入射激光的频率、功率之间的关系，探索新型高效的光阴极材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种对不同的光阴极材料进行光发射性能评估测试，研究光阴极光发射性能与入射激光的频率、功率之间的关系，探索新型高效的光阴极材料的系统。

为了解决上述问题，本发明提供一种用于探索高效率光阴极材料的光发射阴极测试系统，包括光发射电子枪、电子加速装置、高真空腔体、探测器、激光器和真空设备；所述光发射电子枪包含光发射阴极，用于被所述激光器产生的激光辐射后，所述光发射阴级被激发出光电子；所述电子加速装置用于对所述光电子进行加速；所述光发射电子枪和电子加速装置置于所述高真空腔体内；所述真空设备用于使所述高真空腔体保持高真空度；所述探测器用于接收并分析发射出的光电子的亮度、单色性、相干性等特性。

进一步，所述光发射电子枪具有阴极加热功能，输入电压0-12V，输入电流0-3A，灯丝温度的典型调节范围可从300K-3000K，能够模拟时间分辨电子显微镜的真实工作状态。

进一步，所述光发射电子枪能够适用于不同电镜厂商生产的不同类型的灯丝座，同时自制光发射阴极也可以方便的安装在灯丝座上。

进一步，所述探测器为法拉第筒、能量分析器、荧光CCD等。

进一步，所述激光的入射方式为从正面激光窗口入射或者从侧面激光窗口入射。

进一步，所述激光器波长和功率可调。

进一步，所述电子加速装置为高压加速管。

进一步，所述高压加速管由所述发射阴极和阳极板组成，连接有直流高压源。

进一步，所述光发射阴极为圆锥形，所述阳极板为球面，所述圆锥的尖端位于所述球面的球心。

本发明与现有技术相比较，具有如下突出实质性特点和显著优点：

测试系统能细致地评估光发射阴极的性能参数，包括不同激发波长下的不同光发射阴极材料的量子效率、光发射电子的单色性和相干性、光发射阴极材料的激发和损伤阈值、不同工作环境下光发射阴极的使用寿命等等，从而为提高阴极的光发射性能，改善光阴极的使用寿命，寻找性能优异的光发射材料提供依据。

附图说明

图1为阴极测试系统组成示意图

图2为阴极测试系统构造图

图3为测试电路原理图

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一