發(fā)布時(shí)間：2021-02-26 23:56

　　超快電子衍射與成像裝置是探測原子尺度結(jié)構(gòu)變化過程的有力工具,已在物理、化學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)諸多基礎(chǔ)問題的研究中發(fā)揮了重要的作用。由于受限于嚴(yán)重的空間電荷效應(yīng),千伏特超快電子衍射時(shí)間分辨能力大于原子運(yùn)動(dòng)的基本時(shí)間尺度（100飛秒）�；诠怅帢O微波電子槍的兆伏特超快電子衍射能夠突破該限制從而提高時(shí)間分辨能力,而且兆伏特超快電子成像由于電子束團(tuán)的電荷密度更高從而更利于實(shí)現(xiàn)單發(fā)成像。本論文圍繞研制高性能的兆伏特超快電子衍射與成像裝置開展了模擬優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)研究,并探索了相關(guān)電子束流的先進(jìn)操控技術(shù)。針對(duì)兆伏特超快電子衍射原型裝置中靜態(tài)衍射樣斑信噪比不夠高和動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)衍射峰強(qiáng)度抖動(dòng)較大的兩個(gè)主要問題,我們從暗電流、電子探測效率、電子源穩(wěn)定性、樣品與電子束空間重合等四個(gè)方面優(yōu)化了裝置,獲得了信噪比更高的靜態(tài)衍射樣斑并研究了單晶金的熱致結(jié)構(gòu)變化動(dòng)力學(xué)過程。此外,我們利用聚束腔完全壓縮電子束并用偏轉(zhuǎn)腔以1飛秒每像素的時(shí)間分辨率測量了均方差9飛秒的電子脈寬。我們利用粒子跟蹤程序（General Particle Tracer）模擬了兆伏特超快電子成像,在理論上給出了兆伏特超快電子成像對(duì)電子源的需求。... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號(hào)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 時(shí)空分辨探測技術(shù)
        1.1.1 時(shí)空分辨電子衍射
        1.1.2 時(shí)空分辨電子成像
    1.2 兆伏特電子超高時(shí)空分辨探測技術(shù)
        1.2.1 兆伏特電子超高時(shí)空分辨探測技術(shù)的原理與優(yōu)勢
        1.2.2 兆伏特超快電子衍射發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 兆伏特超快電子成像發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.4 兆伏特超快電子衍射與成像發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)
    1.3 論文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新
        1.3.1 論文主要工作
        1.3.2 論文的創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 兆伏特超快電子衍射與成像裝置與模擬優(yōu)化
    2.1 系統(tǒng)布局與關(guān)鍵部件
        2.1.1 微波電子源
        2.1.2 高真空束線與樣品室
        2.1.3 電磁透鏡成像系統(tǒng)
        2.1.4 束流診斷優(yōu)化與電子探測系統(tǒng)
    2.2 兆伏特超快電子成像的模擬研究
        2.2.1 模擬步驟與實(shí)現(xiàn)
        2.2.2 模擬結(jié)果與分析
    2.3 兆伏特超快電子成像的電影模式
        2.3.1 兆伏特超快電子成像電影模式實(shí)現(xiàn)方式
        2.3.2 兆伏特超快電子成像電影模式的模擬研究
    2.4 本章小結(jié)
第三章 兆伏特超快電子衍射的實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 研究背景
    3.2 兆伏特超快電子衍射原型裝置狀況
    3.3 兆伏特超快電子衍射裝置優(yōu)化
        3.3.1 暗電流的優(yōu)化
        3.3.2 電子探測效率的優(yōu)化
        3.3.3 電子源穩(wěn)定性優(yōu)化
        3.3.4 樣品與電子束空間重合
    3.4 亞十飛秒相對(duì)論電子束的微波壓縮
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置與方法
        3.4.2 偏轉(zhuǎn)腔時(shí)間分辨率的標(biāo)定
        3.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    3.5 兆伏特超快電子靜態(tài)和動(dòng)態(tài)衍射實(shí)驗(yàn)
        3.5.1 倒空間分辨率
        3.5.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)與流程
        3.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    3.6 本章小結(jié)
第四章 兆伏特超快電子成像的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 研究背景
    4.2 MeV UEM電子源的具體需求與物鏡研制
        4.2.1 MeV UEM電子源的具體需求
        4.2.2 物鏡的研制
    4.3 原型裝置實(shí)驗(yàn)布局與電子束流優(yōu)化
    4.4 納米結(jié)構(gòu)與碳膜厚度襯度的單發(fā)成像
        4.4.1 2000 目銅網(wǎng)格的成像
        4.4.2 碳膜厚度襯度的成像
        4.4.3 單發(fā)成像和積分模式的空間分辨率分析
    4.5 相對(duì)論電子納米尺度周期的空間密度調(diào)制
    4.6 本章小結(jié)
第五章 兆伏特超快電子衍射與成像中先進(jìn)操控技術(shù)
    5.1 研究背景
    5.2 庫侖力驅(qū)動(dòng)的相對(duì)論電子束壓縮
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置與細(xì)節(jié)
        5.2.2 壓縮的物理機(jī)制
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    5.3 皮秒電子束非線性能散補(bǔ)償
        5.3.1 主動(dòng)式諧波腔補(bǔ)償非線性能散
        5.3.2 被動(dòng)式皺褶結(jié)構(gòu)補(bǔ)償非線性能散
    5.4 皺褶結(jié)構(gòu)中四極尾場時(shí)間分辨的測量
        5.4.1 皺褶結(jié)構(gòu)操控電子束的研究背景
        5.4.2 量化四極尾場的實(shí)驗(yàn)裝置和方法
        5.4.3 實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
全文總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
攻讀學(xué)位期間參與的項(xiàng)目



本文編號(hào)：3053354