中科院物理所时间分辨电子显微镜研制成功

2015-11-05 17:01:56 来源: 中科院物理所
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  10月30日,中科院条件保障与财务局组织专家对物理所李建奇课题组承担的2012年中科院科研装备研制项目“时间分辨透射电子显微镜”进行了现场验收。项目技术测试专家组检查了设备的现场运行情况,进行了技术测试。项目验收专家组听取了项目组的工作报告、财务报告、用户使用报告以及测试报告,审核了相关文件档案。经讨论认为承担单位完成了实施方案规定的研制任务和技术指标,实现了研制目标,一致同意通过验收。

  时间分辨透射电子显微镜也称为四维超快电子显微镜(4D-UTEM)或动态电子显微镜,是近期发展起来的一种新型电子显微技术,是超快激光和高分辨电子显微术有机结合的产物,超快电子显微术已经成为国际超快结构动力学和电子显微学的前沿领域。4D-UTEM可以在极高时间(皮秒至飞秒)和空间分辨率(纳米至埃)下观察材料中复杂的瞬态动力学过程,是研究物理、化学、生物以及材料科学中许多基本现象和机理的重要技术手段。

  在研制过程中,李建奇项目小组以现代电子显微镜为平台,在多功能电子枪研制中取得了突破,并成功将超快激光引入到电子枪阴极和样品室中,实现了超快光电子脉冲的发射与样品的超快激光激发。该项目在超快电子枪设计、光发射模式下的合轴、时间零点测定及超快结构信号分析、超快电镜样品制备、弱电子剂量衍射和成像技术、超快激光精确定位及调节等方面获得一系列专利技术。

  该仪器为我国首台时间分辨电子显微镜,在热发射或光发射模式下都具有优良性能。光发射模式下图像分辨率达到0.34nm,时间分辨率优于1ps,可以实现超快电子衍射和超快实空间成像,以及激光原位诱导的结构变化,对于结构动力学分析,新奇量子现象的探索和动态物理过程研究有重要意义。

  基于本仪器,李建奇课题组成功研究了多壁碳纳米管受激光激发后的晶格响应过程,揭示了多壁碳纳米管中存在的显著各向异性晶格动力学过程,展示了4D-UTEM的高空间和超快时间分辨率能力,论文发表在ScientificReports5(2015)8404上。

  该仪器的成功研制不仅提升了我国电子显微镜装备水平,也增强了我国科学仪器设备的自主创新能力。

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