[发明专利]一种具有多种工作模式的时间分辨试样检查装置

说明书

本发明属于超快电子显微成像技术领域，具体涉及一种具有多种工作模式的时间分辨试样检查装置，通过在超快脉冲电子源与进行试样检查的超高真空腔体之间加装楔形的连接法兰，并结合多轴试样传输与调整系统的三维平移及两维旋转特性，对试样表面与检查电子轴线的空间关系进行调整，实现两种检查布局；通过改进超快脉冲电子源，在可调节与检查腔体空间关系的基础上实现了出射电子束会聚角可调，从而与两种检查布局结合形成多种工作模式，并通过腔体布局的设计创新集成了试样原位处理与表征及储存等功能，使超快电子显微技术所能检查的试样类型拓展到清洁表面及吸附层等以前不利于检查的多种类试样，以及利用不同衍射方式检查更多类型的结构动态信息。

技术领域

本发明属于超快电子显微成像技术领域，更具体地，涉及一种具有多种工作模式的时间分辨试样检查装置。

背景技术

超快电子显微成像技术利用脉冲电子束检查试样结构的超快动态信息，一般使用透射布局检查薄膜形态的试样，使用反射布局检查块材形态的表面或表面吸附层的试样。应用透射布局进行试样检查时，激发试样的激光脉冲入射方向需尽可能与电子束共轴以减少两者速度差带来的时间分辨损失；应用反射布局进行试样检查时，激发试样的激光脉冲应与电子束轴线垂直以便进行强度前沿控制，电子束轴线应偏离探测器轴线以使得反射模式下高阶的衍射信号可以被位置固定的探测器记录。

然而，已有的应用超快电子显微成像技术的试样检查装置的布局设计通常只利于一种检查模式；另外，表面与吸附层试样是一个覆盖广泛的研究领域，现有的应用超快电子显微成像技术的试样检查装置主要通过装入另外制备试样的方式进行检查，限制了一大类暴露大气中会受到污染的试样类型，这类试样需要通过原位制备与表征后进行检查。例如，(1)作为相关技术的专利文献1(公开号CN 1851450A)已公开了一种飞秒电子衍射装置。专利文献1所记载的飞秒电子衍射装置利用飞秒电子枪对受光激发后的试样进行超快电子衍射成像，其飞秒电子束的会聚角无法方便地调节，其布局设计只利于透射布局，不具备原位制备与表征试样的功能。(2)作为相关技术的专利文献2(公开号CN 102830095 A)已公开了一种基于飞秒电子衍射的分子四维成像系统。专利文献2所记载的分子四维成像装置结合飞秒电子脉冲与集成离子速度成像技术获得气相试样超声分子束的分子动力学过程，其飞秒电子束的会聚角无法方便地调节，其布局设计只利于透射布局，不具备原位制备与表征试样的功能。(3)作为相关技术的专利文献3(公开号CN 102683146 A)已公开了一种四维电子阴影成像装置。专利文献3所记载的四维电子阴影成像装采用飞秒脉冲电子束对等离子体或其他有瞬态电磁场显著参与的超快过程进行四维阴影成像，不检查试样的结构变化动态信息，其飞秒电子束的会聚角无法方便地调节，其布局设计不具备原位制备与表征试样的功能。(4)作为相关技术的专利文献4(公开号CN 207198067 U)已公开了一种超紧凑型飞秒电子衍射装置。专利文献4所记载的超紧凑型飞秒电子枪主要解决突破100飞秒时间分辨的技术问题，其飞秒电子束的会聚角无法调节，其布局设计只利于透射布局，不具备原位制备与表征试样的功能。(5)作为相关技术的专利文献5(公开号CN 107123584 A)已公开了一种在带电粒子显微镜中研究动态样本行为。在专利文献5所记载的一种使用带电粒子显微镜的方法，其布局设计只利于透射布局，不具备原位制备与表征试样的功能。(6)作为相关技术的专利文献6(公开号CN 110582833 A)已公开了一种试样检查装置及试样检查方法。在专利文献6所记载的一种从检测信号去除噪声且产生的电子束有效地用于检查的试样检查装置以及试样检查方法，其布局设计只利于透射布局，不具备原位制备与表征试样的功能。

因此，在超快电子显微成像技术领域现有的装置及检查方法或局限于会聚角不可调的平行束方法，或局限于利于单一的布局模式。

发明内容

本发明提供一种具有多种工作模式的时间分辨试样检查装置，用以解决现有应用超快电子束的试样检查装置工作模式单一的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种具有多种工作模式的时间分辨试样检查装置，包括：真空腔体，电子成像组件，超快光路组件，会聚角可调的超快脉冲电子源，多轴试样调整器以及楔形法兰；