[发明专利]电镜系统泵浦光束的稳定装置及方法、电镜系统

说明书

本申请涉及电子显微镜技术领域，公开一种电镜系统泵浦光束的稳定装置及方法、电镜系统，目的是提供一种对入射至电镜内部的激光泵浦脉冲进行稳定的有效手段。电镜系统泵浦光束的稳定装置，包括：光斑探测组件，包括多通道光束探测器；光束稳定控制器，与光斑探测组件连接，用于每隔设定时间间隔，执行以下操作直至光斑位置漂移量小于或等于第一设定值：驱动光斑探测组件移动，使得多通道光束探测器到达电镜中物镜后焦面的电子束路径上；控制多通道光束探测器采集泵浦脉冲光斑信号，并根据当前采集的信号与初次采集的泵浦脉冲光斑信号计算得到光斑位置漂移量；当漂移量大于第一设定值时，根据漂移量对泵浦脉冲光束传播方向进行校正调节。

技术领域

本申请涉及电子显微镜技术领域，特别涉及一种电镜系统泵浦光束的稳定装置及方法、电镜系统。

背景技术

通过把超短脉冲激光与常规透射电镜相结合发展起来的四维超快透射电镜是一种同时具有高空间与高时间分辨能力的重要表征工具。超快透射电镜主要工作于泵浦-探测模式，即引入两路激光脉冲至透射电镜内部，一路为泵浦脉冲，用于激发样品动力学，另一路为探测脉冲，用于激发电子枪灯丝，所产生的电子脉冲在预设的泵浦/探针延时点通过样品成像。为了减小库伦电荷效应对时空分辨率的影响，每一个探测脉冲通常只激发出少量电子，信号强度的提高是通过泵浦/探测脉冲序列的重复累积实现的。

与常规透射电镜的数据记录方式不同，超快透射电镜表征需要在一系列不同泵浦/探测延时条件下进行连续数据采集，从而提取出时间尺度上样品受激发后电子、晶格等的演变过程信息。对于超快明场、暗场成像而言，单次泵浦/探测实验通常需要长达数小时的采集时间才能获得较为全面的样品弛豫动力学信息。这一过程中难以避免的外界电场、磁场变化及环境震动等都会对激光脉冲的稳定性产生影响，进而导致样品瞬态过程信息的测量精度降低。探测脉冲的不稳定性主要影响电子脉冲辐射剂量，该问题可以通过在采集弛豫动力学数据时同步记录时间零点参考图像(每隔固定时间在泵浦光路中引入机械快门或控制延时线回复到时间零点)进行强度校准得到有效解决。对于泵浦脉冲的漂移问题，目前的处理方式一般为对激光设备或外部传输光路进行稳定处理。然而，外部光路的稳定并不等效于泵浦脉冲入射至电镜样品上的作用区域固定不变。超快透射电镜自身的震动(具有与激光器及外部光路不同的固有震频、震幅等)，以及镜筒内部反射镜在激光持续辐照后引起的热漂移等都会导致泵浦光入射至样品上的位置产生变化。保持超快数据采集过程中泵浦光脉冲与样品作用区域的恒定不变对于结构弛豫动力学过程信息的精确提取极为关键，但目前尚缺乏一种可以对入射至透射电镜内部的激光泵浦脉冲进行稳定的有效手段。

发明内容

本申请公开了一种电镜系统泵浦光束的稳定装置及方法、电镜系统，目的是提供一种对入射至电镜内部的激光泵浦脉冲进行稳定的有效手段，以提高电镜系统数据采集的准确性。

为达到上述目的，本申请提供以下技术方案：

一种电镜系统泵浦光束的稳定装置，包括：

光斑探测组件，包括多通道光束探测器；

光束稳定控制器，与所述光斑探测组件连接，用于每隔设定时间间隔，执行以下泵浦光束校正操作直至光斑位置漂移量小于或等于第一设定值：

驱动所述光斑探测组件移动，使得所述多通道光束探测器到达电镜中物镜后焦面的电子束路径上；

控制所述多通道光束探测器采集泵浦脉冲光斑信号，并根据当前采集的泵浦脉冲光斑信号与初次采集的泵浦脉冲光斑信号计算得到光斑位置漂移量；当所述光斑位置漂移量大于所述第一设定值时，根据所述光斑位置漂移量对所述泵浦脉冲光束传播方向进行校正调节。