兆伏級超快電子衍射裝置研究

《兆伏級超快電子衍射裝置研究》是依託清華大學，由黃文會擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：兆伏級超快電子衍射裝置研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：黃文會
• 項目類別：專項基金項目

項目摘要

超快電子衍射裝置是研究物質結構和瞬態結構變化的強有力的科研工具，實現百飛秒時間分辨的電子衍射是目前的研究熱點和前沿。近年來提出的兆伏級超快電子衍射裝置，是在科學套用的強烈需求驅動下，超快雷射技術和加速器物理與技術的交叉綜合。清華大學工物系在前期的驗證性實驗中取得了世界領先的研究成果，並實現了新穎的連續時間分辨的工作模式。本項目將針對相關學科超快結構動力學的需求，研製專用的兆伏級超快電子衍射裝置，最佳化電子束束流參數，控制泵浦雷射與電子束的時間抖動，改進衍射電子的探測效率，搭建合適的樣品環境室，並開展超快結構動力學的科學套用演示實驗。本項目的完成，將為國內外，特別是國內的物理、材料、化學、生物等學科的科學工作者提供有力的超快結構動力學研究工具，推動其中重要的、有基礎意義的問題的研究，同時，也將大大推動如雷射微加工、雷射驅動的慣性約束核聚變、光催化和表面處理等重要套用領域的發展。

結題摘要

兆伏超快電子衍射是用於觀測物質和材料超快結構變化過程的探針工具, 在物理、化學、材料等學科前沿研究中發揮了重要的作用。在本項目的支持下，圍繞著兆伏超快電子衍射的關鍵技術，我們深入開展了S波段、C波段光陰極微波電子槍的研製，基於相干輻射和電光晶體的超短電子束縱向分布診斷方法的研究，融合連續雷射載波的定時信號傳送、微波低電平控制、微波與雷射同步控制的同步定時整體解決方案的探索；研製了具有電子束參數診斷、泵浦雷射傳輸調整、樣品更換等功能的樣品室，最佳化了衍射電子探測系統，在此基礎上搭建了兆伏超快電子衍射裝置。利用搭建的兆伏超快電子衍射裝置，我們開展了超快物理過程的泵浦-探測實驗研究，獲得了泵浦後25皮秒內的單晶金樣品結構的動態過程，測量了金樣品在德拜-沃勒效應中各階衍射峰衰減的時間常數，我們還利用偏轉腔對泵浦後的衍射樣斑條紋化，成功實現了兆伏超快電子衍射裝置的連續時間分辨工作模式。該兆伏超快電子衍射裝置連續時間分辨模式下，可以實現60飛秒的時間解析度。通過本項目的開展，我們掌握了兆伏超快電子衍射裝置的關鍵技術、研製和套用經驗，將推動兆伏超快電子衍射裝置在超快過程動力學的研究。