[发明专利]超快无透镜相干电子衍射成像方法及装置

权利要求书

1.一种超快无透镜相干电子衍射成像方法，其特征在于：该方法结合泵浦-探测技术和无透镜相干电子衍射成像，以同时实现超高时间分辨和超高空间分辨的瞬态成像；该方法采用与过程激发脉冲精确同步的高亮度相干电子脉冲作为探测源；探测电子经过样品后直接由探测系统收集相干电子衍射成像图样，从而保持电子的散射相位信息；该方法从所述的相干电子衍射成像通过数据处理和三维重构系统利用现有的反演计算方法计算电子的散射相位信息，实现三维瞬态原子尺度的结构和形貌重构。

2.根据权利要求1所述的超快无透镜相干电子衍射成像方法，其特征在于采用高亮度的相干电子束，其空间相干长度优于50纳米，时间相干长度优于50纳米，作为探测源和紧聚焦电子光学，保证电子散射相位的反演，从而使该技术可实现优于1纳米的空间分辨率。

3.根据权利要求1所述的超快无透镜相干电子衍射成像方法，其特征在于，采用与过程激发脉冲精确同步的超短电子脉冲作为探测源；通过控制过程激发脉冲、探测电子脉冲宽度以及两者之间的同步精度均在1皮秒以下，可以实现优于1皮秒的时间分辨率。

4.电子脉冲的脉冲宽度、过程激发源的脉冲宽度、电子脉冲是与过程激发源的同步精度等决定了该方法的时间分辨率。

5.实施权利要求1-3任一项所述的超快无透镜相干电子衍射成像方法的超快无透镜相干电子衍射成像装置，其特征在于，该装置由过程激发源（01）、脉冲电子系统（02）、脉冲电子控制系统（03）、样品（04）、探测系统（05）、数据处理和三维重构系统（06）和高真空样品靶室（07）组成，上述元部件的功能和位置关系如下：

所述的脉冲电子系统（02）、脉冲电子控制系统（03）、样品（04）和探测系统（05）置于所述的高真空样品靶室（07）内，样品（04）置于高真空样品靶室（07）内的五维调整架上，所述的脉冲电子系统（02）由脉冲电子源及其加速、整形机构组成，所述的过程激发源（01）产生过程激发脉冲，输入所述的高真空样品靶室（07）激发位于所述的五维调整架上的样品（04）；

所述的脉冲电子源产生与所述的过程激发脉冲精确同步的电子脉冲，该脉冲电子经过加速、整形成为高亮度相干的脉冲电子束，经过所述的脉冲电子控制系统（03）聚焦照射在处于高真空样品靶室（07）内的被过程激发脉冲激发的样品区域，被所述的样品衍射后，形成一系列相互耦合的、或者相互重叠的衍射图样；该衍射图样由所述的探测系统（05）接收，包括布拉格衍射峰以及布拉格峰间的干涉信息；输入所述的数据处理和三维重构系统（06），通过在线快速傅里叶方法，从衍射图样中找回相位。