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《中国科学技术大学》 2020年
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用于超快电子显微镜的光阴极微波电子枪的研制

陈婷珏  
【摘要】:随着对微观世界的探索和发展,电子显微镜在生物、化学和材料等领域有着广泛的应用前景。为探究更小微观尺度下物质的结构与其动态过程,研制具有高空间分辨率与时间分辨率的超快电子显微镜,具有重要意义。通过调研选择具有高性能的微波电子枪可提高电子枪的束流性能,具有较高能量,可提高空间分辨率;通过使用超短长度的激光器,产生的电子束团长度也会大大减小,可大幅度提高时间分辨率。目前,国内外已有诸多研究机构开始设计和研制。综上,本文对超快电子显微镜的电子来源的研究具有重要意义。在本文中,首先对超快电子显微镜的电子枪结构进行模拟设计。该电子枪工作频率为C波段5712MHz,采用同轴耦合结构馈入功率。该部分设计分为三个部分。第一部分为物理设计,对电子枪的加速腔与耦合器进行模拟设计,得到具有高品质因数与单位分路阻抗的结构,并通过优化减小微波馈入的反射损耗。第二部分为束流动力学计算,得到束团在电子枪内运动状态及出口处的动力学参数,使其达到设计目标。第三部分为加工与实验准备,制备不同直径的微扰体并通过拉珠法测量得到微扰体的形状因子,为之后测量电子枪内轴线电场分布奠定基础。本文的工作和实验内容为下一步超快电子显微镜的整体研制提供了可信的数据。
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