[发明专利]一种基于激光等离子体尾波场加速的电子衍射装置

权利要求书

1.一种基于激光等离子体尾波场加速的电子衍射装置，其特征在于：包括激光器、光学入射窗口、真空室、气体产生装置、第一微孔、第二微孔、磁透镜、五维调节系统、样品架、探测系统以及真空供应系统；

所述激光器用于产生激光脉冲并通过光学入射窗口将激光脉冲打入真空室；

所述真空室内沿着激光脉冲的方向依次设置有气体产生装置、第一微孔、第二微孔、样品架以及探测系统；

所述真空室外部设置有多个真空法兰，用于对真空室内部进行观察和外部设备的连接；

所述气体产生装置与外部连接，用于重复产生气体靶；激光脉冲与气体靶相互作用，使气体靶中的分子被电离，产生电子束团；

所述电子束团依次经过第一微孔和第二微孔将电子束团准直；

所述磁透镜位于第一微孔和第二微孔之间用于压缩和聚焦电子束团；所述磁透镜可沿电子束团出射的方向移动，用于将电子束团聚焦于不同的位置；

所述样品架用于放置衍射样品，电子束团与衍射样品发生作用后会产生电子衍射图样；

所述五维调节系统与样品架连接，用于对衍射样品进行位置和方向进行调节；

所述探测系统用于对电子衍射图样进行收集、放大和探测；

所述真空供应系统用于给真空室提供真空环境，所述真空供应系统为多个真空泵级联组成；

所述的探测系统为背照式有源像素传感器；所述背照式有源像素传感器包括硅衬底、像素单元以及布线单元；硅衬底正对衍射样品，像素单元和布线单元依次构造于硅衬底上。

2.根据权利要求1所述的基于激光等离子体尾波场加速的电子衍射装置，其特征在于：

所述多个真空法兰包括第一真空法兰、第二真空法兰、第三真空法兰 、第四真空法兰、第五真空法兰以及第六真空法兰 ；所述第一真空法兰用于安装光学观察窗口观察气体靶的状态；第二真空法兰用于连接气体产生装置；第三真空法兰用于样品架的固定及五维条件调节系统的连接；第四真空法兰用于安装光学观察窗口对样品观察样品的状态；第五真空法兰作为预留的盲板法兰可用于对系统的升级；第六真空法兰用于连接真空供应系统。

3.根据权利要求2所述的基于激光等离子体尾波场加速的电子衍射装置，其特征在于：所述衍射样品通过网孔放置在样品架上；所述网孔直径20微米至200微米；衍射样品的厚度小于200纳米。

4.根据权利要求3所述的基于激光等离子体尾波场加速的电子衍射装置，其特征在于：所述激光脉冲功率密度大于10¹⁸瓦特每平方厘米，宽度小于100飞秒。

5.根据权利要求4所述的基于激光等离子体尾波场加速的电子衍射装置，其特征在于：

所述气体生产装置的气体源为氢气或氦气或氮气或氩气；气体源中的气体分子所含电子数密度大于10¹⁸个每立方厘米。

6.根据权利要求5所述的基于激光等离子体尾波场加速的电子衍射装置，其特征在于：

所述真空供应系统由机械泵、分子泵和离子泵组成或者是由机械泵、分子泵和钛泵组成，真空供应系统的本底真空度可达10^-6Pa以下。