隨著對(duì)微觀世界的探索和發(fā)展,電子顯微鏡在生物、化學(xué)和材料等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。為探究更小微觀尺度下物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與其動(dòng)態(tài)過(guò)程,研制具有高空間分辨率與時(shí)間分辨率的超快電子顯微鏡,具有重要意義。通過(guò)調(diào)研選擇具有高性能的微波電子槍可提高電子槍的束流性能,具有較高能量,可提高空間分辨率;通過(guò)使用超短長(zhǎng)度的激光器,產(chǎn)生的電子束團(tuán)長(zhǎng)度也會(huì)大大減小,可大幅度提高時(shí)間分辨率。目前,國(guó)內(nèi)外已有諸多研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始設(shè)計(jì)和研制。綜上,本文對(duì)超快電子顯微鏡的電子來(lái)源的研究具有重要意義。在本文中,首先對(duì)超快電子顯微鏡的電子槍結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)。該電子槍工作頻率為C波段5712MHz,采用同軸耦合結(jié)構(gòu)饋入功率。該部分設(shè)計(jì)分為三個(gè)部分。第一部分為物理設(shè)計(jì),對(duì)電子槍的加速腔與耦合器進(jìn)行模擬設(shè)計(jì),得到具有高品質(zhì)因數(shù)與單位分路阻抗的結(jié)構(gòu),并通過(guò)優(yōu)化減小微波饋入的反射損耗。第二部分為束流動(dòng)力學(xué)計(jì)算,得到束團(tuán)在電子槍內(nèi)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及出口處的動(dòng)力學(xué)參數(shù),使其達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。第三部分為加工與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備,制備不同直徑的微擾體并通過(guò)拉珠法測(cè)量得到微擾體的形狀因子,為之后測(cè)量電子槍內(nèi)軸線電場(chǎng)分布奠定基礎(chǔ)。本文的工作和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為下一步超快電子顯微鏡的... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１物質(zhì)尺度與觀測(cè)手段簡(jiǎn)介??１．１．２電子顯微鏡分類??

?第１章緒論???Ｔｈｅ?Ｓｃａｌｅ?ｏｆ?Ｔｈｉｎｇｓ?￣?Ｎａｎｏｍｅｔｅｒｓ?ａｎｄ?Ｍｏｒｅ??Ｔｈｉｒｓｔ?Ｎａｌｕｒ？ｉ???Ｔｈｉｎｇｓ?Ｍａｎｍ？＜�。�??飛：一?〇，－一?ＢＨＩ??ｆ?ｉ?ｐ＾＇Ｈ＾ｘＵ?ｉｆ??ｗＵ，－??＊■＊■？？？？?ｖ??????．．?？？＊？?ａｍｍｔ?■＊＜ｒ?．＿？？．???Ｉ??圖１．１物質(zhì)尺度與觀測(cè)手段簡(jiǎn)介??１．１．２電子顯微鏡分類??電子顯微鏡的分類大致有透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、分析電子顯??微鏡和掃描探針顯微鏡等。這些電子顯微鏡有著不同的應(yīng)用范圍和場(chǎng)合，也有??著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。應(yīng)用范圍最廣的即為透射電子顯微鏡與掃描電子顯微鏡。??ｓｐｅｃｉｍｅｎ??ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ?Ｕ－－＾???ｏｂｉｅ?ｃｔｉｖｅ?＼?，??ａｐｅｒｔｕｒｅ?乂??ＳＡＤ?（?＞??ａｐｅｒｔｕｒｅ?；?＼??＊?＼??ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｉｅ??［?＼＿＿??ｔｅｎｓ（ｅｓ）??１?Ｊ???ｊｆ???＞／＿Ｌ???ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ??／?＇／?ｏｂｊｅｃｔ?ｐｌａｎｅ??／?／?？?？???／?／?■?＇?ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ??圖１．２透射電子顯微鏡成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖??２??

?第１章緒論???的ＴＥＭ具有高空間分辨率和時(shí)間分辨率，因此可用于觀測(cè)生物、化學(xué)、材料??等多領(lǐng)域的樣品，并且可觀測(cè)其動(dòng)態(tài)過(guò)程，例如生命科學(xué)中組織和細(xì)胞的反應(yīng)??階段以及材料科學(xué)中原子與分子的反應(yīng)結(jié)合等。??超快電子顯微鏡中樣品對(duì)電子束團(tuán)的衍射稱為超快電子衍射。在科學(xué)研宄??中，Ｘ射線衍射和電子衍射均可作為觀察樣品的實(shí)驗(yàn)手段。超快電子衍射相對(duì)??于Ｘ射線衍射的優(yōu)勢(shì)在于，電子散射截面比Ｘ射線散射截面要大六個(gè)量級(jí)，每??彈性散射對(duì)樣品造成的損傷電子比Ｘ射線要小，以及能捕捉到樣品中瞬間的結(jié)??構(gòu)等，這些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)使超快電子衍射的應(yīng)用范圍和研宄更加寬廣［４，ｎ＿１２］。??Ｃｏｎｃｅｐｔ?ｏｆ?ＵＥＭ??Ｈｉｆｌｐ??ｉｔ??腦??ｉ??〇??＇＇ｄ琴，’…＜１??圖１．３超快電子顯微鏡概念示意圖??超快電子衍射的原理是通過(guò)一系列不同時(shí)間延遲的電子束團(tuán)，與樣品發(fā)生??相互作用后，由ＣＣＤ相機(jī)捕捉衍射圖像，在顯示屏中顯示出衍射圖像。常見(jiàn)??的操作模式分為單電子模式和單束團(tuán)模式。單電子衍射即積累每個(gè)電子的衍射??圖像，直至得到一幅完整的衍射圖像。在這種模式下不需考慮電子束團(tuán)之間的??互斥效應(yīng)。然而這種模式下由于需要對(duì)單個(gè)電子進(jìn)行成像探測(cè)，因此對(duì)成像系??統(tǒng)的敏感性要求較高。而單束團(tuán)模式即捕捉一整個(gè)束團(tuán)的衍射圖像，易于操作，??４??


本文編號(hào)：3114505