本发明涉及超快电子衍射技术领域，具体为一种灵活紧凑型百千伏超快电子衍射装置。
背景技术：
超快电子衍射技术正是一种利用超短脉冲激光实现时间分辨泵浦探测的技术，其原理为利用分光装置将激光脉冲分为两束，一束用来激发电子枪本体阴极，产生探针电子，另一束泵浦反应区，通过控制上述两束激光的光程差而使探针电子提前或者延迟对反应区探测，继而实现不同时间的测量。
随着时间的发展，超快电子衍射技术得到了长足的的发展，透射衍射、表面反射衍射、阴影成像、超快透射电镜、超快扫描电镜等方案逐步涌现，对探测系统的要求也逐步提高，现有的紧凑型的超快电子衍射装置无法实现快速拆卸和升级维护，为此，我们提出一种灵活紧凑型百千伏超快电子衍射装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种灵活紧凑型百千伏超快电子衍射装置，以解决上述背景技术中提出的现有的紧凑型的超快电子衍射装置无法实现快速拆卸和升级维护的问题。
为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种百千伏超快电子衍射装置，包括电子枪本体，其中，所述电子枪本体包括电子枪腔室及内部的直流光阴极电子枪本体、磁透镜、样品室、泵浦光背入射单元、法拉第筒腔室和成像装置，所述样品室侧面固定安装有样品位移台，所述样品位移台内部固定设置有样品固定装置，所述样品室底部固定设置有钛升华泵、离子泵、分子泵和真空测量装置，所述直流光阴极电子枪本体的阴极中心与样品室内部空间中心的连线为第一中心轴线。
根据本发明第一方面的百千伏超快电子衍射装置，其中，所述电子枪腔室朝向样品室一侧的底面开有第一真空刀口，所述电子枪本体固定安装于电子枪腔室中，所述电子枪腔室前后两端均固定开设有第一观察窗和第二观察窗，所述第一观察窗中心位于xy平面上，所述电子枪腔室上端固定安装有高压电极，所述第二观察窗的中心与高压电极的电极线的末端处于同一高度，所述电子枪腔室的前面板固定开设有第一刀口，所述电子枪腔室外部固定开设有六个螺纹孔。
根据本发明第一方面的百千伏超快电子衍射装置，其中，所述磁透镜由铜导线绕制而成；
优选地，所述铜导线的直径为0.5～1.5mm，优选为0.8～1.2mm，最优选为1mm；和/或
优选地，所述磁透镜总共30～80层，每层10～30匝；更优选地，所述磁透镜总共50～60层，每层15～25匝；最优选地，所述磁透镜总共52层，每层20匝。
根据本发明第一方面的百千伏超快电子衍射装置，其中，所述样品室呈正方形六通结构，所述样品室具有内嵌的凹槽，所述磁透镜上固定设置有主体磁线圈，所述主体磁线圈前端固定安装有固定二通，所述主体磁线圈后端固定安装有空隙；
优选地，所述凹槽深度为5～20mm，更优选为5～15mm，最优选为10mm。根据本发明第一方面的百千伏超快电子衍射装置，其中，所述样品室前端固定开设有凹槽，所述样品室上端固定安装有第三观察窗，所述样品室的左右两端和上端均固定开设有窗口，所述样品室上端四角边缘处固定设置有切面，所述样品室后端固定安装有第一固定法兰；
优选地，所述第三观察窗的法兰圆中心距离样品室内部空间中心为100～120mm，更优选为110～120mm，最优选为119.3mm。根据本发明第一方面的百千伏超快电子衍射装置，其中，所述泵浦光背入射单元内壁固定设置有反射镜，所述泵浦光背入射单元上端固定安装有调节装置，所述泵浦光背入射单元后端固定设置有第二刀口，所述泵浦光背入射单元为一六通，所述泵浦光背入射单元前后两侧固定安装有第三固定法兰，所述泵浦光背入射单元上端固定安装盲板法兰和法兰观察窗，所述泵浦光背入射单元通过第三固定法兰与样品室后侧的第一固定法兰连接，所述反射镜固定安装于调节装置上。
根据本发明第一方面的百千伏超快电子衍射装置，其中，所述第三固定法兰外径为150～160mm，优选为150～155mm，最优选为152mm；和/或
所述反射镜直径为0.5～2英寸，优选为0.5～1.5英寸，最优选为1英寸。
根据本发明第一方面的百千伏超快电子衍射装置，其中，所述盲板法兰上端固定开设有第二刀口，所述第二刀口的圆心距离所述盲板法兰的圆心20～30mm，优选为20～25mm，最优选为23mm。
根据本发明第一方面的百千伏超快电子衍射装置，其中，所述反射镜与水平线的夹角为30.7度～50.4度。
根据本发明第一方面的百千伏超快电子衍射装置，其中，所述反射镜与水平线的夹角为50.4度时形成第一光线路径，所述反射镜与水平线的夹角为41.5度时形成第二光线路径，所述反射镜与水平线的夹角为为30.7度时形成第三光线路径，所述反射镜可形成中间成像(18-1)和最远成像(18-2)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该灵活紧凑型百千伏超快电子衍射装置，通过采用直流光阴极电子枪本体，样品架灵活多功能，使整套装置可进行多种实验探测，样品架可拆卸更换，一些需要在电子枪本体与样品室之间串接的装置可以连接在样品杆上，降低了系统的复杂程度，进一步缩短了阴极距样品距离；
2、该灵活紧凑型百千伏超快电子衍射装置，通过多个成像位置的设置，在成像系统与样品室之间也可连接其它部分，进一步增加了装置的灵活性；
3、该灵活紧凑型百千伏超快电子衍射装置，通过样品室也可与其它装置连接的设置，后期可与机械手臂，质谱仪，材料沉积装置，加热装置等连接协同工作，增加了装置的灵活性。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为根据本发明实施例的多功能紧凑型百千伏超快电子衍射装置的立体结构视图；
图2a为根据本发明实施例的开放式样品架、样品杆、bnc接口法兰联合立体视图；
图2b为根据本发明实施例的开放式样品架整体立体视图；图2c为根据本发明实施例的开放式样品架压块立体视图；图3为根据本发明实施例的紧凑型电子枪腔室立体视图；
图4为本发明实施例的紧凑型磁透镜及磁透镜固定二通立体视图；
图5为根据本发明实施例紧凑型多功能样品室立体视图；
图6a为根据本发明实施例系统紧凑型结构设计下的磁场分布仿真计算结果；
图6b为根据本发明实施例系统紧凑型结构设计下的电子脉冲汇聚仿真计算结果；
图7a为根据本发明实施例的泵浦光背入射单元立体结构示意图；
图7b为根据本发明实施例的可拆卸泵浦光背入射单元工作原理平面二维示意图；
图8为根据本发明实施例的超快电子衍射装置和其它装置连接视图。
附图标记说明：
1、电子枪本体；2、电子枪腔室；3、直流光阴极电子枪本体；4、磁透镜；5、样品室；6、固定装置；7、泵浦光背入射单元；8、调节装置；9、法拉第筒腔室；10、位移台；11、成像装置；12、分子泵；13、离子泵；14、钛升华泵；15、真空测量装置；16、电荷测量腔室；17、第一激光；18、第二激光；1-1、激发电子枪本体阴极；2-1、第一刀口；2-1a、螺纹孔；2-2a、第一观察窗；2-2b、第二观察窗；2-3、高压电极；4-1、主体磁线圈；4-2、固定二通；4-3、空隙；5-1、凹槽；5-2、第三观察窗；5-3、窗口；5-4、切面；5-5、第一固定法兰；6-1、第二固定法兰；6-2、样品架；6-3、样品杆；6-2-1、圆形凹孔；6-2-2、凹槽；6-2-3、针头；6-2-4、压块；6-2-5、针孔；6-2-6、螺纹孔；7-1、反射镜；7-2、第二刀口；7-3、盲板法兰；7-4、法兰观察窗；7-5、第三固定法兰；17-1、第一光线路径；17-2、第二光线路径；17-3、第三光线路径；18-1、中间成像；18-2、最远成像。
具体实施方式
下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
本部分对本发明试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。本领域技术人员清楚，在上下文中，如果未特别说明，本发明所用材料和操作方法是本领域公知的。
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种灵活紧凑型百千伏超快电子衍射装置，包括电子枪本体1，电子枪本体1包括电子枪腔室2及内部的直流光阴极电子枪本体3、磁透镜4、样品室5、泵浦光背入射单元7、法拉第筒腔室9和成像装置11，样品室5侧面固定安装有样品位移台10，样品位移台10内部固定设置有样品固定装置6，样品室5底部固定设置有钛升华泵14、离子泵13、分子泵12和真空测量装置15，直流光阴极电子枪本体3的阴极中心与样品室5内部空间中心的连线为第一中心轴线。
进一步的，电子枪腔室2朝向样品室5一侧的底面开有第一真空刀口2-2a，磁透镜4由直径为1mm的铜导线绕制而成，磁透镜4总共52层，每层20匝，电子枪本体1固定安装于电子枪腔室2中，电子枪腔室2前后两端均固定开设有第一观察窗2-2a和第二观察窗2-2b，第一观察窗2-2a中心位于xy平面上，电子枪腔室2上端固定安装有高压电极2-3，第二观察窗2-2b的中心与高压电极2-3的电极线的末端处于同一高度，电子枪腔室2的前面板固定开设有第一刀口2-1，电子枪腔室2外部固定开设有六个螺纹孔2-1a，实现了多个观察窗进行观察的效果，使用方便。
进一步的，样品室5呈正方形六通结构，样品室5具有内嵌的凹槽5-1，凹槽5-1深度为10mm，磁透镜4上固定设置有主体磁线圈4-1.主体磁线圈4-1前端固定安装有固定二通4-2，主体磁线圈1后端固定安装有空隙4-3，实现了样品室5可通过凹槽5-1与其他工具连接的效果，连接方便。
进一步的，样品室5前端固定开设有凹槽5-1，样品室5上端固定安装有第三观察窗5-2，样品室5的左右两端和上端均固定开设有窗口5-3，样品室5上端四角边缘处固定设置有切面5-4，样品室5后端固定安装有第一固定法兰5-5，第三观察窗5-2的法兰圆中心距离样品室5内部空间中心为119.3mm，法兰的设置使样品室5易于与其他物件进行连接，使用方便。
进一步的，泵浦光背入射单元7内壁固定设置有反射镜7-1，泵浦光背入射单元7上端固定安装有调节装置8，泵浦光背入射单元7后端固定设置有第二刀口7-2，泵浦光背入射单元7为一六通，泵浦光背入射单元7前后两侧固定安装有第三固定法兰7-5，第三固定法兰外径为152mm，泵浦光背入射单元7上端固定安装盲板法兰7-3和法兰观察窗7-4，泵浦光背入射单元7通过第三固定法兰7-5与样品室5后侧的第一固定法兰5-5连接，反射镜7-1直径为一英寸，反射镜7-1固定安装于调节装置8上，实现了泵浦光背入射单元7易于安装的效果，组装方便。
进一步的，盲板法兰7-3上端固定开设有第二刀口7-2，第二刀口7-2的圆心距离7-3的圆心23mm，反射镜7与水平线的夹角为41.5度时形成第一光线路径为17-2，反射镜7与水平线的夹角为50.4度时形成第二光线路径为17-1，反射镜7与水平线的夹角为为30.7度时形成第三光线路径为17-3，反射镜7-1可形成中间成像18-1和最远成像18-2，便于确认成像，使用方便。
工作原理：首先，先将样品用丙酮、酒精、蒸馏水清洗，然后固定于样品固定装置6上，样品固定装置包括固定法兰6-1，样品架6-2，样品杆6-3，若进行透射衍射实验，则可将样品生长于载网上，然后放置于样品架6-2上，样品架6-2由五个重复单元组成，每个单元均包括圆形凹孔6-2-1、凹槽6-2-2、针孔6-2-3、压块6-2-4，圆形凹孔6-2-1两边开有螺纹孔6-2-5，针孔6-2-3两边开有螺纹孔6-2-6，将生长有样品的载网放置于圆形凹孔6-2-1底部，再将压块6-2-4压入凹孔6-2-1中，用螺栓通过螺纹孔6-2-5固定，压块中心开有一通孔6-2-4a，实验时探针电子脉冲和泵浦激光由此进入，压块底部圆柱顶端有一直径1.5mm尖锐环状刀口凸出6-2-4b，该凸出可由直径0.2mm的细丝环绕粘结而成，也可用车床加工直径0.2mm的环状刀刃，该凸出可有效防止压块底部圆柱对样品的压应力引起样品形变，样品架侧面凹槽6-2-2为开放设计，用于可能进行的实验改装，例如增加针尖、变温装置、条纹相机等等，以实现更多功能，样品架上的针孔6-2-3，亦为开放设计，用于安装金属针尖、位置记号等，增加实验功能及调节的便捷，若进行超快电子表面衍射实验，可通过凹槽6-2-2和螺纹孔6-2-6等协助将样品固定于样品架表面，若进行电子阴影成像，可通过凹槽6-2-2、螺纹孔6-2-6或者针孔6-2-3等将样品固定于样品架一侧或者底部，若进行纹影成像，可利用凹槽6-2-2、螺纹孔6-2-6或者针孔6-2-3等将纹影器件(载网)固定于样品架前侧位置，样品架6-2与样品杆6-3通过螺栓固定，样品杆6-3与法兰6-1相连。法兰6-1顶部装有4个bnc接头6-1a，亦为开放设计。若在样品架上安装装置(如条纹相机、升降温装置等)，可通过真空导线和接头6-1a与外界相连接，扩展了样品架功能，之后将法兰6-1、样品架6-2、样品杆6-3相连接后固定于样品位移台3上，样品位移台固定于样品室5的左侧面。通过样品位移台实现样品的送入及位置角度等调整，可实现4维调节，xyz平移和绕样品杆6-3轴心旋转，样品架6-2可拆卸，换至其它样品杆上，可实现样品位置更多维度的调节，接下来开始对整个样品室5进行抽真空，先开启机械泵对系统腔体进行抽气，机械泵可采用罗茨泵或其它初级泵，工作时其抽气口连接分子泵12，通过真空测量装置15(如离子规)对系统的真空情况进行实时测量，待系统真空度低于2*10-2torr时，开分子泵12，大约十几个小时后抽气至真空度2*10-8左右，开启离子泵13，继续等待十几个小时，真空度将降至10-9torr量级，间歇的开启钛升华泵14，使整套系统的真空度维持在10-10torr量级，此时可进行超快电子衍射相关实验，超快电子衍射技术需利用分光装置将激光脉冲分为两束，一束(第二激光18)用来激发电子枪本体阴极1-1，产生探针电子，另一束(第一激光17)泵浦反应区，通过控制上述两束激光的光程差而使探针电子提前或者延迟对反应区探测，继而实现时间分辨测量，激发电子枪本体阴极的为266nm第二激光18，用其激发直流光阴极电子枪本体1，使其产生探针电子脉冲，探针电子脉冲在电子枪本体内加速至100kev量级，直流光阴极电子枪本体1的设计经过电场模拟优化，使其阴极表面最大电场不超过12kv/mm，阳极表面最大电场不超过13.5kv/mm，电子枪本体1固定于电子枪腔室2中，电子枪腔室2上开有两个观察窗2-2a和2-2b，用于协助电子枪本体安装和观察电子枪本体的工作状况，2-2a中心位于xy平面上，用于观察阴极和阳极的工作情况，2-2b中心与高压电极2-3的电极线的末端处于同一高度，用于观察阴极和辅助高压电极2-3的安装，电子枪腔室2前面板开第一刀口2-1，其外部有六个螺纹孔2-1a，用于与其它装置的连接固定，产生的电子脉冲离开电子枪本体阴极1-1及其腔室2后将进入磁透镜装置4，并被其聚焦，磁透镜装置4由主体磁线圈4-1和固定线圈用的二通4-2组成，电子脉冲经由二通4-2内部通道，进入样品室5，期间会被主体磁线圈4-1产生的磁场汇聚，实验进行时需要泵浦激光入射至样品上，实现对样品的激发，样品室5拥有多个观察窗可实现对样品室内部观察，也可作为泵浦激光入射窗口，电子脉冲进入样品腔室5内部中心位置后，穿过样品架压块的中心通孔6-2-4a然后穿过被泵浦光激发后的样品，产生衍射，衍射图案被成像系统11收集，最后将所成的像输入电脑中，如上文所述，样品也可安装于样品架针孔6-2-3和凹槽6-2-2的位置等，此时探针电子脉冲将不用通过样品架压块中心通孔6-2-4b，而是通过其它路径作用于样品，继而被成像系统11收集，电子脉冲内部电荷量及电荷分布由电荷测量单元测量，电荷测量单元包括法拉第筒9、电荷测量腔室16、位移台10组成。电荷测量腔室16为三通腔室，法拉第筒9置于电荷测量腔室16内部，并由外部的位移台10调节空间位置，工作时可根据需要将该单元放置在样品室5后面或后入射腔室7后面。
紧凑型可拆卸结构：由于电子空间排斥力的存在，电子束在漂移至样品的过程中会被极大展宽，导致电子束时间分辨能力显著降低，因此需要缩短电子枪本体阴极距样品的距离，出于实用及经济因素的考虑，同时考虑后期随实验室发展可进行的升级，本装置在灵活可拆卸的基础上进行了紧凑型设计，对磁透镜4的主体磁线圈4-1及固定二通4-2均进行特殊设计，主体磁线圈4-1的构型是在考虑紧凑型要求的基础下由电磁场及粒子模拟结果设计得出，其由直径为1mm的铜导线绕制而成，总共52层，每层20匝，二通管4-2两端法兰直径为70mm，对两侧的法兰进行厚度减薄处理至10mm厚，主体磁线圈4-1与4-2的法兰之间的空隙4-3稍大于m6螺帽的厚度，刚好可保证呆扳手进入以完成螺帽安装，样品室5具有内嵌的凹槽5-1，深度为10mm，安装时，将特制的螺栓插入凹槽5-1内的6个螺纹孔5-1a中，将4-2一端的法兰沉入凹槽5-1，将螺帽放入空隙4-3，一边将法兰沉入一边拧螺帽，反复操作完成固定，4-2的另一端与电子枪腔室2连接，同样先将螺栓插入第一刀口2-1外侧的6个螺纹孔2-1a中，4-2另一端的法兰对应装上，将螺帽放入另一侧空隙4-3，完成固定，安装时需要特制扳手等工具，该设计使在存在磁透镜的条件下，电子枪本体阴极距样品的最短距离降为140mm；若不装磁透镜，固定二通4-2长度可进一步缩短，电子枪本体阴极距样品的最短距离可进一步降至100mm左右，磁线圈4-1的磁场沿磁透镜4的中心线的分布如图6a的点断线所示，由于在电子枪本体磁屏蔽的存在，磁场无法透入电子枪本体；没有磁屏蔽下的磁场如图6a中实线所示，图中的零点为直流光阴极电子枪本体1阴极1-1表面。
灵活的成像系统：成像系统11的位置是可变的，拥有一定的灵活性，其可以直接装在样品室5后面的第一固定法兰5-5上，该法兰距直流光阴极电子枪本体1的阴极表面263mm，可称该位置为成像系统的最近成像位置；成像系统11也可以装在后入射腔室7的后侧法兰上，此位置距直流光阴极电子枪本体1阴极表面437mm，可称该位置为中间成像位置；成像系统也可安装于电荷测量单元腔室16的后侧法兰上，此位置距直流光阴极电子枪本体1阴极表面657mm，可称该位置为最远成像位置，图1中所示的成像系统11便位于该位置。后入射腔室7和电荷测量腔室16可根据实验需要灵活安装或者移除，磁场汇聚效果绘制在图6b中，图6b为电子脉冲的直径随运动距离的变化，图中零点为直流光阴极电子枪本体1的阴极表面。当磁透镜4所施加电流为3.5a时，电子脉冲汇聚在样品室5内部空间中心位置，对应图6b中“样品处汇聚”曲线；电流2.8a时，电子脉冲汇聚于上述最近成像位置，对应图6b中“最近成像汇聚”曲线；电流2.56a时，电子脉冲汇聚于上述中间成像位置，对应图6b中“中间成像汇聚”曲线；电流2.46a时，电子脉冲汇聚于上述最远成像位置，对应图6b中“最远成像汇聚”曲线；当磁透镜4所施加电流为0a时，无磁场产生，也无电子脉冲汇聚发生，对应图6b中“无汇聚”曲线。
多种泵浦激光入射方案：实验进行时需要泵浦第一激光17入射至样品上，实现对样品的激发，该装置拥有多种入射方式，尽可能增加实验灵活性。样品室5拥有多个观察窗可实现对样品室内部观察，也可作为泵浦第一激光17的入射窗口，第三观察窗5-2为特殊设计窗口，其法兰直径规格为34mm，样品室5为立方体六通，该立方体的8个立方角均被切掉，漏出切面5-4，两个第三观察窗5-2对称的装在后方上侧的两个斜切面上5-4上，第三观察窗5-2法兰底面距离其安装的斜切面5-3的垂直距离为38.5mm，该距离是即能保正第三观察窗5-2正常的螺帽安装又不与腔体其它法兰产生干涉的最近距离，第三观察窗5-2法兰圆中心距离样品室5内部空间中心为119.3mm，对样品室内部空间中心的观察范围为可达到正负20mm左右，泵浦激光可经第三观察窗5-2由上方往下斜入射至样品室内激发样品，入射光线也可经样品室左右方向和上方的3个直径152mm的法兰窗口5-3实现由样品室顶部和侧面入射，图7a显示了后入射单元部分的构成，其中为了显示内部结构，对腔室7进行沿yz平面切割并去掉一部分显示，后入射单元主要包括后入射腔室7，反射镜7-1，调节装置8等部件组成，后入射腔室7为一六通，其前后两侧的第三固定法兰7-5外径为152mm，该两处法兰对应的管道为主腔室，六通中间上侧法兰直径114mm，其上安装盲板法兰7-3，下侧法兰直径70mm，左右两侧为70mm直径法兰，其上安装有法兰观察窗7-4，腔室通过其前侧的第三固定法兰7-5与样品室后侧的第一固定法兰5-5连接，反射镜7-1直径为一英寸，固定于调节装置8上，盲板法兰7-3上开有第二刀口7-2，第二刀口7-2圆心距离7-3圆心23mm，第二刀口7-2可用于安装35mm直径法兰，调节装置8便是通过一35mm直径法兰固定于第二刀口7-2上，然后与盲板法兰7-3一起固定于腔室7顶部114mm直径法兰上，泵浦第一激光17经法兰观察窗7-4进入腔室7，被内部的反射镜7-1反射，进入样品室5激发样品，实现后入射，图7b所示为泵浦光线17入射路线在xy平面投影原理图，反射镜7-1中心与样品室5的内部空间中心在同一水平面上，两点距离为l1＝196mm，l2＝23mm，当反射镜7与水平线的夹角为41.5度时，第二光线路径为17-2，此时光线入射至样品室5的中心，当夹角为50.4度时，第一光线路径为17-1，此时光线入射至样品室边缘，当夹角为30.7度范围时，第三光线路径为17-3，此时光线入射至样品室5的另一侧边缘，路径17-1和17-3处的光线均将被腔室壁阻挡，光线不能正常入射，因此保证泵浦光线17正常入射的反射镜调节范围为30.7度至50.4度之间，18-1和18-2标出探针电子脉冲进行中间成像和最远成像时的半径范围线，反射镜7在30.7度至50.4度调节范围时不会干扰电子脉冲成像，这样泵浦光可以重上、左右、后、上斜侧等方向入射，构成多角度入射。
装置升级改装：后期随着实验室发展可在电子枪腔室2与样品室5之间连接其它装置进行升级，如rf电子脉冲压缩腔、多路磁透镜、磁偏转透镜、条纹相机、可移动反射镜等等，同时可以通过样品室的窗口5-3与其它装置连接，如质谱仪，样品加热装置，材料生长装置，俄歇电子能谱仪，扫描隧道显微镜，扫描电子显微镜和其他表面探针等，图8显示了与材料生长装置(mbe)通过窗口5-3连接的联合工作示意图，由于只是示意图，相关部分进行简化处理，虚线方框中为升级后的超快电子衍射装置，后入射单元和电荷测量单元可更据实验需要安装或者拆卸，整套装置非常灵活，功能巨大，且紧凑、台面大小。
尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。
1.一种百千伏超快电子衍射装置，包括电子枪本体，其特征在于，所述电子枪本体包括电子枪腔室及内部的直流光阴极电子枪本体、磁透镜、样品室、泵浦光背入射单元、法拉第筒腔室和成像装置，所述样品室侧面固定安装有样品位移台，所述样品位移台内部固定设置有样品固定装置，所述样品室底部固定设置有钛升华泵、离子泵、分子泵和真空测量装置，所述直流光阴极电子枪本体的阴极中心与样品室内部空间中心的连线为第一中心轴线。
2.根据权利要求1所述的一种百千伏超快电子衍射装置，其特征在于，所述电子枪腔室朝向样品室一侧的底面开有第一真空刀口，所述电子枪本体固定安装于电子枪腔室中，所述电子枪腔室前后两端均固定开设有第一观察窗和第二观察窗，所述第一观察窗中心位于xy平面上，所述电子枪腔室上端固定安装有高压电极，所述第二观察窗的中心与高压电极的电极线的末端处于同一高度，所述电子枪腔室的前面板固定开设有第一刀口，所述电子枪腔室外部固定开设有六个螺纹孔。
3.根据权利要求1或2所述的百千伏超快电子衍射装置，其特征在于，所述磁透镜由铜导线绕制而成；
优选地，所述铜导线的直径为0.5～1.5mm，优选为0.8～1.2mm，最优选为1mm；和/或
优选地，所述磁透镜总共30～80层，每层10～30匝；更优选地，所述磁透镜总共50～60层，每层15～25匝；最优选地，所述磁透镜总共52层，每层20匝。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的百千伏超快电子衍射装置，其特征在于，所述样品室呈正方形六通结构，所述样品室具有内嵌的凹槽，所述磁透镜上固定设置有主体磁线圈，所述主体磁线圈前端固定安装有固定二通，所述主体磁线圈后端固定安装有空隙；
优选地，所述凹槽深度为5～20mm，更优选为5～15mm，最优选为10mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的百千伏超快电子衍射装置，其特征在于，所述样品室前端固定开设有凹槽，所述样品室上端固定安装有第三观察窗，所述样品室的左右两端和上端均固定开设有窗口，所述样品室上端四角边缘处固定设置有切面，所述样品室后端固定安装有第一固定法兰；
优选地，所述第三观察窗的法兰圆中心距离样品室内部空间中心为100～120mm，更优选为110～120mm，最优选为119.3mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的百千伏超快电子衍射装置，其特征在于，所述泵浦光背入射单元内壁固定设置有反射镜，所述泵浦光背入射单元上端固定安装有调节装置，所述泵浦光背入射单元后端固定设置有第二刀口，所述泵浦光背入射单元为一六通，所述泵浦光背入射单元前后两侧固定安装有第三固定法兰，所述泵浦光背入射单元上端固定安装盲板法兰和法兰观察窗，所述泵浦光背入射单元通过第三固定法兰与样品室后侧的第一固定法兰连接，所述反射镜固定安装于调节装置上。
7.根据权利要求6所述的百千伏超快电子衍射装置，其特征在于，所述第三固定法兰外径为150～160mm，优选为150～155mm，最优选为152mm；和/或
所述反射镜直径为0.5～2英寸，优选为0.5～1.5英寸，最优选为1英寸。
8.根据权利要求6或7所述的百千伏超快电子衍射装置，其特征在于，所述盲板法兰上端固定开设有第二刀口，所述第二刀口的圆心距离所述盲板法兰的圆心20～30mm，优选为20～25mm，最优选为23mm。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的百千伏超快电子衍射装置，其特征在于，所述反射镜与水平线的夹角为30.7度～50.4度。
10.根据权利要求9所述的百千伏超快电子衍射装置，其特征在于，所述反射镜与水平线的夹角为50.4度时形成第一光线路径，所述反射镜与水平线的夹角为41.5度时形成第二光线路径，所述反射镜与水平线的夹角为为30.7度时形成第三光线路径，所述反射镜可形成中间成像(18-1)和最远成像(18-2)。
技术总结