[发明专利]四维电子阴影成像装置

摘要

一种四维电子阴影成像装置，包括飞秒激光光源、激光三倍频装置、飞秒电子枪及电子姿态控制系统、超高真空腔体、电子倍增系统、成像采集系统、真空泵系统、样品操控系统、光程调节系统、快门和时间同步系统等。本发明具有单发成像、时间分辨率高、对电磁场信息敏感、信噪比高等优势，可以对等离子体形成过程、光伏过程或其他有瞬态电磁场显著参与的超快过程进行时间和空间的四维阴影成像。可以通过优于1皮秒的超高时间分辨率记录瞬变电磁场在数百皮秒至纳秒时间尺度内的四维时空演化信息。

主权项

一种四维电子阴影成像装置，其特征在于该装置包括：飞秒激光光源（1）、快门（2）、分束镜（3）、激光三倍频装置（4）、平移台（5）、由半波片（6）和偏振分光棱镜（7）构成的泵浦光能量调节装置、第一激光伺服反射镜（8）、第二激光伺服反射镜（21）、第三激光伺服反射镜（22）、第四激光伺服反射镜（23）、第五激光伺服反射镜（24）、第六激光伺服反射镜（25）、泵浦光聚焦透镜（9）、紫外聚焦透镜（10）、飞秒电子枪及电子姿态控制系统、五轴样品调节架（15）、电子倍增系统（16）、成像系统（17）、超高真空腔体（18）、真空泵系统（19）和法兰（20），上述元部件的位置关系如下：所述的超高真空腔体（18）的一端由所述的法兰（20）封装，另一端与所述的电子倍增系统（16）封装，所述的飞秒电子枪及电子姿态控制系统包括飞秒电子枪阴极（11）、飞秒电子枪阳极（12）、第一偏转板（13）、第二偏转板（14），所述的飞秒电子枪阴极（11）和飞秒电子枪阳极（12）在所述的超高真空腔体（18）内通过硬连接的方式固定在所述的法兰（20）上，在超高真空腔体（18）中设有五轴样品调整架（15），该超高真空腔体（18）还设有多个窗口，其中之一连接所述的真空泵系统（19），另一窗口是泵浦光入射窗口（26）； 沿所述的飞秒激光光源（1）的激光前进方向是所述的快门（2）和分束镜（3），该分束镜（3）将所述的飞秒激光光源（1）输出的飞秒激光脉冲分为反射光束和透射光束；沿所述的反射光束前进方向依次是第二激光伺服反射镜（21）、飞秒激光三倍频装置（4）、紫外聚焦透镜（10）、与所述的超高真空腔体（18）相连的法兰（20），自所述的法兰（20）至所述的电子倍增系统（16）的轴线上依次是所述的飞秒电子枪阴极（11）、飞秒电子枪阳极（12）、第一偏转板（13）、第二偏转板（14）和五轴样品调节架（15）、电子倍增系统（16）和成像系统（17），所述的成像系统（17）置于超高真空腔体（18）外，所述的法兰（20）上设有白宝石窗口，所述的阳极（12）有一个小孔，并被覆盖上金属栅网，以保证加速电场的均匀性和电子脉冲的可穿透性，在该阳极后方有一个70微米的小孔用于限制电子脉冲束流的横截面大小，第一偏转板（13）、第二偏转板（14）分别在水平和垂直方向上对电子脉冲的行进方向进行二维调节；所述的透射光束为泵浦光，依次经所述的第三激光伺服反射镜（22）、第四激光伺服反射镜（23）、第五激光伺服反射镜（24）、第六激光伺服反射镜（25）、半波片（6）、偏振分光棱镜（7）、第一激光伺服反射镜（8）反射后，经所述的聚焦透镜（9）聚焦后穿过所述的泵浦光入射窗口（26）后照射位于所述的五轴样品调节架（15）上的样品；所述的第三激光伺服反射镜（22）、第四激光伺服反射镜（23）位于所述的平移台（5）上构成泵浦光的光程调节系统。