CN213843071U

CN213843071U - 可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置

Info

Publication number: CN213843071U
Application number: CN202022644361.3U
Authority: CN
Inventors: 王瑄; 李梦超; 李玉同
Original assignee: Institute of Physics of CAS
Current assignee: Institute of Physics of CAS
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2030-11-16

Abstract

本实用新型公开了一种可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，包括电荷收集测量装置，所述电荷收集测量装置的外侧设置有真空腔室，所述真空腔室的上侧设置有连接杆，所述连接杆的上侧设置有位移台，所述位移台的左侧设置有真空导线一，所述位移台的右侧设置有真空导线二，设置有所述位移台的前侧设置有旋钮一，所述位移台的右侧设置有旋钮二，所述位移台的上侧设置有旋钮三，所述旋钮三的前侧设置有旋钮四，所述旋钮四的左侧设置有BNC接口。该可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，如果电子脉冲是经过汇聚的，可得到总电荷量信息，如电子脉冲未经过汇聚，移动装置位置，最终获得电子脉冲内部电荷密度分布信息。

Description

可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置

技术领域

本实用新型属于超快电子衍射的技术领域，具体属于一种用于超快电子衍射电荷收集和测量的装置，该装置可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷。

背景技术

无论生物、化学以及材料或信息科学，其最关键的原发机制往往发生在分子或分子以下结构水平，时间在皮秒到飞秒范围。超快电子衍射技术(UED)正是一种利用超短脉冲激光实现皮秒到飞秒范围时间分辨泵浦探测的技术。其原理为利用分光装置将激光脉冲分为两束，一束用来激发电子枪阴极，产生探针电子，另一束诱导反应区，通过控制两束激光的光程而使探针电子提前或者延迟对反应区探测，继而实现时间分辨测量。

最近超快电子衍射技术得到了长足的发展，不再局限于传统的透射衍射；表面反射衍射、阴影成像、超快透射电镜、超快扫描电镜等方案逐步涌现，各种方案对其内的探针电子要求也逐渐不同。例如可逆现象，一般进行积分测量，对同一个样品在某个状态重复测量数千次，屏幕上得到的是数千次重复实验结果的总和，单发探针电子脉冲内的电子数量只要数千个左右即可。而对于不可逆现象，由于其发生后不能自动回复到原本的状态，一般只能测量一次，因此要求超快电子衍射技术的单发探针电子脉冲内电子数量达到百万量级。因此，测量单发探针电子的电荷量，确定激发电子枪阴极的光强、阴极金属膜厚等与电子产额的关系，变成了超快电子衍射实验中的一件重要的事项。同时上述各类实验对探针电子脉冲的空间分辨率要求也不同，有时需要对探针电子脉冲进行汇聚，有时则不需要。这时便需要测量电子脉冲的径向尺寸和电子密度分布情况。

电荷收集及测量装置(又名法拉第筒)是一种将电子脉冲信号转化为电压信号的探测工具，电子被装置的收集桶收集后会导致收集桶处电压降低，通过测量与收集桶串接电阻上的电压信号的变化，判断所收集的电子脉冲电量，判断其径向尺寸，获得其内的电荷密度分布信息等。

但目前，所测探针电子脉冲具有较高能量，电子进入收集筒后会产生碰撞散射，部分电子会逃逸到收集筒外面，不能保证装置安装和使用的灵活性，达不到适应真空工作的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，以解决上述背景技术中提出电子进入收集筒后会产生碰撞散射，部分电子会逃逸到收集筒外面的问题。

为实现上述目的，本实用新型的第一方面提供了一种可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，包括电荷收集测量装置，所述电荷收集测量装置的外侧设置有真空腔室，所述真空腔室的上侧设置有连接杆，所述连接杆的上侧设置有位移台，所述位移台的左侧设置有真空导线一，所述位移台的右侧设置有真空导线二，设置有所述位移台的前侧设置有旋钮一，所述位移台的右侧设置有旋钮二，所述位移台的上侧设置有旋钮三，所述旋钮三的前侧设置有旋钮四，所述旋钮四的左侧设置有BNC接口，所述电荷收集测量装置的内侧设置有电荷采集筒。

根据本实用新型第一方面的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其中，所述电荷采集筒的外侧设置有上屏蔽壳，所述上屏蔽壳的下侧设置有下屏蔽壳，所述上屏蔽壳的上侧设置有陶瓷棒，所述陶瓷棒的上侧设置有L型固定件，所述L型固定件的外侧开设有通孔一，所述L型固定件的上侧开设有通孔二，所述通孔二的外侧设置有通孔三，所述通孔一的内侧设置有螺栓一，所述通孔二的内侧设置有内六角螺栓，所述通孔三的内侧设置有螺杆一。

根据本实用新型第一方面的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其中，所述上屏蔽壳的上侧设置有平面凸起一，所述平面凸起一的表面开设有螺纹孔一，所述平面凸起一的右侧设置有平面凸起二，所述平面凸起二的表面开设有螺纹孔二，所述上屏蔽壳的上侧开设有圆孔一，所述上屏蔽壳的前后两侧固定安装有连接块一，所述连接块一的表面开设有圆孔二，所述平面凸起一的前侧和平面凸起二的后侧设置有圆孔三，所述上屏蔽壳的左侧开设有半孔一。

根据本实用新型第一方面的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其中，

根据本实用新型第一方面的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其中，所述下屏蔽壳的左右两侧开设有通孔五，所述通孔五的上侧设置有半孔二，所述半孔二和半孔一合成圆形孔，所述下屏蔽壳的前后两侧固定安装有连接块二，所述连接块二的表面开设有圆孔四。

根据本实用新型第一方面的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其中，所述陶瓷棒的内侧设置有螺杆二，且螺杆二向下延伸至螺纹孔四的内侧。

根据本实用新型第一方面的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其中，所述电荷采集筒通过陶瓷棒与连接杆直接相连。

根据本实用新型第一方面的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其中，所述电荷采集筒的上侧设置有水平面，所述水平面的表面开设有螺纹孔四，所述电荷采集筒的下侧开设有深三角型切割，所述电荷采集筒的右侧设置有切面螺栓，所述电荷采集筒的左侧开设有通孔四，所述通孔四的外侧设置有螺纹孔三，所述螺纹孔三的内侧通过陶瓷螺栓安装有金属片，所述金属片的表面开设有通孔六。

根据本实用新型第一方面的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其中，所述深三角型切割的深度为0.5～2mm，优选为0.8～1.2mm，最优选为1mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，L型固定件上有通孔一、通孔二和通孔三，通过螺栓一可以将L型固定件固定在连接杆的左右两侧，将内六角螺栓插入通孔三种并拧入陶瓷棒中，可实现陶瓷棒与L型固定件的固定；

2、该可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，上屏蔽壳和下屏蔽壳均为金属材质，主要用来屏蔽外部电场对电荷收集器的影响，螺杆一分别插入通孔二并拧入上屏蔽壳上的螺纹孔一和螺纹孔二中，并使用螺母固定，可实现上屏蔽壳与L型固定件的固定；

3、该可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，如果电子脉冲是经过汇聚的，则电子脉冲全部进入收集筒内，可得到总电荷量信息，如电子脉冲未经过汇聚，则电子脉冲中心范围的电子会进入收集桶而其他部位的则被屏蔽壳屏蔽掉，移动装置位置，不同部位的电子将被收集，最终获得电子脉冲内部电荷密度分布信息。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施方案，其中：

图1为本实用新型结构安装调节示意图；

图2为本实用新型外部整体结构示意图；

图3为本实用新型分解结构示意图；

图4为本实用新型上屏蔽壳立体结构示意图；

图5为本实用新型下屏蔽壳立体结构示意图；

图6为本实用新型电荷收集筒立体结构示意图；

图7为本实用新型电荷收集筒仰视结构示意图；

图8为本实用新型L型固定件立体结构示意图。

附图标记说明：

1、电荷收集测量装置；11、上屏蔽壳；11A1、平面凸起一；11A2、平面凸起二；11B1、螺纹孔一；11B2、螺纹孔二；11C、圆孔一；11D、连接块一；11E、圆孔二；11F、圆孔三；12、下屏蔽壳；12A、通孔五；12B、连接块二；12C、圆孔四；13、切面螺栓；14、电荷采集筒；141、通孔四；142、螺纹孔三；143、深三角型切割；144、螺纹孔四；145、水平面；15、金属片；151、通孔六；152、陶瓷螺栓；16、陶瓷棒；17、圆形孔；17A、半孔一；17B、半孔二；2、位移台；21、旋钮一；22、旋钮二；23、旋钮三；24、旋钮四；25、BNC接口；26、连接杆；271、真空导线一；272、真空导线二；3、真空腔室；4、L型固定件；41、通孔一；42、通孔二；43、通孔三；5、螺杆一；6、内六角螺栓；7、螺栓一；8、螺杆二。

具体实施方式

下面通过具体的实施例进一步说明本实用新型，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本实用新型。

本部分对本实用新型试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本实用新型目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本实用新型仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在上下文中，如果未特别说明，本实用新型所用材料和操作方法是本领域公知的。

请参阅图1-8，本实用新型提供一种技术方案：一种可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，包括电荷收集测量装置1、上屏蔽壳11、平面凸起一11A1、平面凸起二11A2、螺纹孔一11B1、螺纹孔二11B2、圆孔一11C、连接块一11D、圆孔二11E、圆孔三11F、下屏蔽壳12、通孔五12A、连接块二12B、圆孔四12C、切面螺栓13、电荷采集筒14、通孔四141、螺纹孔三142、深三角型切割143、螺纹孔四144、水平面145、金属片15、通孔六151、陶瓷螺栓152、陶瓷棒16、圆形孔17、半孔一17A、半孔二17B、位移台2、旋钮一21、旋钮二22、旋钮三23、旋钮四24、BNC接口25、连接杆26、真空导线一271、真空导线二272、真空腔室3、L型固定件4、通孔一41、通孔二42、通孔三43、螺杆一5、内六角螺栓6、螺栓一7、螺杆二8，电荷收集测量装置1的外侧设置有真空腔室3，真空腔室3的上侧设置有连接杆26，连接杆26的上侧设置有位移台2，位移台的左侧设置有真空导线一271，位移台2的右侧设置有真空导线二272，设置有位移台2的前侧设置有旋钮一21，位移台2的右侧设置有旋钮二22，位移台2的上侧设置有旋钮三23，旋钮三23的前侧设置有旋钮四24，旋钮四24的左侧设置有BNC接口25。

进一步的，电荷收集测量装置1的内侧设置有电荷采集筒14，电荷采集筒14的外侧设置有上屏蔽壳11，上屏蔽壳11的下侧设置有下屏蔽壳12，上屏蔽壳11的上侧设置有陶瓷棒16，陶瓷棒16的上侧设置有L型固定件4，L型固定件4的外侧开设有通孔一41，L型固定件4的上侧开设有通孔二42，通孔二42的外侧设置有通孔三43，通孔一41的内侧设置有螺栓一7，通孔二42的内侧设置有内六角螺栓6，通孔三43的内侧设置有螺杆一5。

进一步的，上屏蔽壳11的上侧设置有平面凸起一11A1，平面凸起一11A1的表面开设有螺纹孔一11B1，平面凸起一11A1的右侧设置有平面凸起二11A2，平面凸起二11A2的表面开设有螺纹孔二11B2，上屏蔽壳11的上侧开设有圆孔一11C，上屏蔽壳11的前后两侧固定安装有连接块一11D，连接块一11D的表面开设有圆孔二11E，平面凸起一11A1的前侧和平面凸起二11A2的后侧设置有圆孔三11F，上屏蔽壳11的左侧开设有半孔17A，上屏蔽壳11可以固定电荷采集筒14的位置，平面凸起一11A1和平面凸起二11A2可以固定L型固定件4的位置。

进一步的，下屏蔽壳12的左右两侧开设有通孔五12A，通孔五12A的上侧设置有半孔二17B，半孔二17B和半孔一17A合成圆形孔17，下屏蔽壳12的前后两侧固定安装有连接块二12B，连接块二12B的表面开设有圆孔四12C，连接块一11D和连接块二12B贴合在一起，可以将上屏蔽壳11和下屏蔽壳12固定在一起。

进一步的，电荷采集筒14的上侧设置有水平面145，水平面145的表面开设有螺纹孔四144，电荷采集筒14的下侧开设有深三角型切割143，电荷采集筒14的右侧设置有切面螺栓13，电荷采集筒14的左侧开设有通孔四141，通孔四141的外侧设置有螺纹孔三142，螺纹孔三142的内侧通过陶瓷螺栓152安装有金属片15，电荷金属片15的表面开设有通孔六151，深三角型切割143的深度为1mm，金属片15为电极铜片，可以减少电荷采集筒14内逃逸的电子。

进一步的，陶瓷棒16的内侧设置有螺杆二8，且螺杆二8向下延伸至螺纹孔四144的内侧，电荷采集筒14通过陶瓷棒16与连接杆26直接相连，实现了位移台2对电荷采集筒14的直接精确位移和转动控制。

工作原理：首先，先通过位移台2的旋钮一21和旋钮二22使电荷收集测量装置1与真空腔室3的中心轴线AA’差不多对齐，接下来调节旋钮三23使电荷收集测量装置1上下移动，使深三角型切割143位于探针电子脉冲路径上，这时观察屏幕，电子脉冲通过通孔五12A和深三角型切割143，并将通过阴影成像将线切割的截面轮廓显示在屏幕上，反复调节旋钮一21、旋钮二22和旋钮四24，一直到屏幕上显示清晰且真实的线切割的截面轮廓为止，此时表明电荷采集筒14的中心轴线与探针电子脉冲运动的路径平行，接下来调节旋钮三23使电荷采集筒14中心轴与探针电子脉冲运动的路径重合，可以进行相应测量，调节金属片15上的电压，使电荷采集筒14收集的电荷获得最好效果，如果电子脉冲是经过汇聚的，则电子脉冲全部进入电荷采集筒14内，可得到总电荷量信息，如电子脉冲未经过汇聚，则电子脉冲中心范围的电子会进入电荷采集筒14而其他部位的则被屏蔽壳屏蔽掉，移动装置位置，不同部位的电子将被收集，最终获得电子脉冲内部电荷密度分布信息。

尽管本实用新型已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本实用新型的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本实用新型不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。

Claims

1.一种可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，包括电荷收集测量装置，其特征在于：所述电荷收集测量装置的外侧设置有真空腔室，所述真空腔室的上侧设置有连接杆，所述连接杆的上侧设置有位移台，所述位移台的左侧设置有真空导线一，所述位移台的右侧设置有真空导线二，设置有所述位移台的前侧设置有旋钮一，所述位移台的右侧设置有旋钮二，所述位移台的上侧设置有旋钮三，所述旋钮三的前侧设置有旋钮四，所述旋钮四的左侧设置有BNC接口，所述电荷收集测量装置的内侧设置有电荷采集筒。

2.根据权利要求1所述的一种可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其特征在于，所述电荷采集筒的外侧设置有上屏蔽壳，所述上屏蔽壳的下侧设置有下屏蔽壳，所述上屏蔽壳的上侧设置有陶瓷棒，所述陶瓷棒的上侧设置有L型固定件，所述L型固定件的外侧开设有通孔一，所述L型固定件的上侧开设有通孔二，所述通孔二的外侧设置有通孔三，所述通孔一的内侧设置有螺栓一，所述通孔二的内侧设置有内六角螺栓，所述通孔三的内侧设置有螺杆一。

3.根据权利要求2所述的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其特征在于，所述上屏蔽壳的上侧设置有平面凸起一，所述平面凸起一的表面开设有螺纹孔一，所述平面凸起一的右侧设置有平面凸起二，所述平面凸起二的表面开设有螺纹孔二，所述上屏蔽壳的上侧开设有圆孔一，所述上屏蔽壳的前后两侧固定安装有连接块一，所述连接块一的表面开设有圆孔二，所述平面凸起一的前侧和平面凸起二的后侧设置有圆孔三，所述上屏蔽壳的左侧开设有半孔一。

4.根据权利要求2所述的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其特征在于，所述下屏蔽壳的左右两侧开设有通孔五，所述通孔五的上侧设置有半孔二，所述半孔二和半孔一合成圆形孔，所述下屏蔽壳的前后两侧固定安装有连接块二，所述连接块二的表面开设有圆孔四。

5.根据权利要求2所述的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其特征在于，所述陶瓷棒的内侧设置有螺杆二，且螺杆二向下延伸至螺纹孔四的内侧。

6.根据权利要求2所述的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其特征在于，所述电荷采集筒通过陶瓷棒与连接杆直接相连。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其特征在于，所述电荷采集筒的上侧设置有水平面，所述水平面的表面开设有螺纹孔四，所述电荷采集筒的下侧开设有深三角型切割，所述电荷采集筒的右侧设置有切面螺栓，所述电荷采集筒的左侧开设有通孔四，所述通孔四的外侧设置有螺纹孔三，所述螺纹孔三的内侧通过陶瓷螺栓安装有金属片，所述金属片的表面开设有通孔六。

8.根据权利要求7所述的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其特征在于，所述深三角型切割的深度为0.5～2mm。

9.根据权利要求8所述的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其特征在于，所述深三角型切割的深度为0.8～1.2mm。

10.根据权利要求9所述的可收集和测量超快电子衍射的探针电子脉冲电荷的装置，其特征在于，所述深三角型切割的深度为1mm。