[发明专利]质子显微镜、波谱仪、能谱仪、微纳加工平台

说明书

一种质子显微镜、波谱仪、能谱仪、微纳加工平台，能实现质子透射显微功能；质子扫描显微功能；质子能谱分析功能；质子衍射谱功能；质子对原子核冲击能谱分析功能：利用质子束对样品原子核轰击，使原子核发生穆斯堡尔谱线，测量穆斯堡尔谱线的波长，反射、透射质子的能量，分析原子核的成分、含量，同位素元素的成分、含量；质子定向与样品分子结合可在样品分子外延或分子内部添加氢原子：利用质子获得一个电子转变为氢原子，在样品分子外延或分子内部添加氢原子，生成新的物质；质子束对样品的微纳加工功能：质子的质量大，质子束聚焦系统控制下利用质子束持续轰击样品，对样品进行微纳加工；质子束光刻功能。

一、技术领域

本发明涉及质子显微镜、波谱仪、能谱仪、微纳加工平台，特别涉及带等离子质子发生、电磁筛选的质子显微镜、波谱仪、能谱仪、微纳加工平台。

二、背景技术

现有光学显微镜，分辨率大约200nm；15KV加速电压的电子扫描显微镜，分辨率10nm；300KV加速电压带球差校正的透射电子显微镜，分辨率0.074nm；由于相对论效应再增加加速电压对透射电子显微镜分辨率增加有限；实际上由于其它因素的影响，分辨率更低。

三、发明内容

要解决的问题：用更低的加速电压，更小的体积实现质子透射显微功能；质子扫描显微功能；质子能谱分析功能；质子衍射谱功能；质子对原子核冲击能谱分析功能；质子定向与样品分子结合可在样品分子外延或分子内部添加氢原子；质子对样品的微纳加工功能；质子束光刻功能；实现多种功能集成于同一平台。

技术方案：

关键词：质子透射显微功能；质子扫描显微功能；质子能谱分析功能；质子衍射谱功能；质子对原子核冲击穆斯堡尔谱线及原子核能谱分析功能；穆斯堡尔谱线；质子可控与样品分子结合可在样品分子外延或分子内部添加一个氢原子或多个氢原子；质子束对样品的微纳加工功能；质子束光刻功能。

质子透射显微功能；质子扫描显微功能；质子能谱分析功能；质子衍射谱功能；质子对原子核冲击穆斯堡尔谱线及原子核能谱分析功能；质子可控与样品分子结合可在样品分子外延或分子内部添加一个氢原子或多个氢原子；质子束对样品的微纳加工功能；质子束光刻功能。

创新点：

1)本平台利用质子束完成的微纳加工；纳米、亚纳米光刻；样品定性、定量成分分析；同位素定性、定量分析；样品微观显微分析；样品可控添加氢原子进行样品改造的完整系统。

2)利用电子轰击氢气产生质子流，利用电场、磁场、电磁透镜控制质子束；质子实物粒子的质量比电子大，同样的运行速度下质子实物粒子的德意罗布波长更短，从而提高扫描质子显微镜、透射质子显微镜的分辨率，降低显微镜的加速电压，降低成本，减小显微镜的体积、同时降低显微镜的运营费用；

3)利用氢气产生质子流，利用电场、磁场控制质子束；实现质子的加速，质子速度筛选；

4)质子透射显微功能：质子透过样品利用电磁透镜的放大作用，实现样品透射显微分析；

5)质子扫描显微功能：利用质子束扫描样品表面实现质子扫描显微图像显示；

6)质子能谱分析功能：利用反射质子能谱分析，定量、定性对样品的成分进行测量和分析，利用质子流于轰击样品上的电子实现样品的成分分析；

7)质子衍射谱功能：利用质子束透过样品晶体，在显示屏或CCD上显示衍射图样，对晶体的结构进行分析；

8)质子对原子核冲击能谱分析功能：利用质子束对样品原子核轰击，使原子核发出穆斯堡尔谱线，测量穆斯堡尔谱线的波长，分析物质的成分与结构，分析同位素的定性、定量分析；反射、透射质子的能量，分析原子核的成分、含量，分析同位素元素的成分、含量；