[发明专利]粒子束激发真空紫外-可见光波段磁光谱测试方法及系统

说明书

本发明提供了一种粒子束激发真空紫外‑可见光波段磁光谱测试方法及系统，让带电的离子束通过与电子束中和而形成中性粒子束(原子束)，这种粒子束可以不受磁场影响而对样品进行激发，利用原子核能跃迁能引起的电磁辐射反映物质内部的超精细结构，并通过单色仪等装置对光信号进行后续处理和控制，探测粒子轰击过程产生的不同频段的电磁辐射，包括红外‑可见光‑紫外‑真空紫外，从而揭示不同层次的物质结构，为新材料的研发、生产和应用提供电子结构依据。

技术领域

本发明涉及一种粒子束激发真空紫外-可见光波段磁光谱测试方法及系统，属于磁光谱精密检测技术领域。

背景技术

深紫外即真空紫外(Vacuum Ultraviolet，简称VUV)。真空紫外波长在200～100nm，更低可到100～10nm，是探测一些较深的原子能级跃迁或固体能带跃迁的重要光频段，但尚未得到有效的开发利用。原因在于难以产生真空紫外光谱。普通光源如氙灯、汞灯虽然有深紫外谱线，但强度极弱。更好的办法是采用深紫外激光器，但深紫外激光的波长目前都在200～100nm，很难得到100～10nm的波长。或用激光倍频方式产生，但倍频时功率损失很大，而且频段往往不足于满足测试要求。

其次是采用同步辐射激发，不足之处是需要使用大型加速器，设备昂贵，机时资源十分有限。

另一种激发方式是粒子束激发，目前主要采用电子束和离子束。电子束激发称为阴极荧光，原则上可以产生很大范围的深紫外跃迁。但电子束激发不能用于测量磁光谱，因为电子带有电荷，在磁场中会发生偏转，很难打到置于磁场中的样品上。

由于相同的原因，离子激发也不能用于测量磁光谱。为了揭示物质结构，急需一种稳定激发形成真空紫外的装置和测试方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种粒子束激发真空紫外-可见光波段磁光谱测试方法及系统，让带电的离子束通过与电子束中和而形成中性粒子束(原子束)，这种粒子束可以不受磁场影响而对样品进行激发，利用原子核能跃迁能引起的电磁辐射反映物质内部的超精细结构，利用磁光谱信息为新材料的研发、生产和应用提供电子结构依据。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种粒子束激发真空紫外-可见光波段的磁光谱测试方法，包括以下步骤：

(1)在真空环境下，利用激发源产生质子束喷出，质子束经过离子束中和器发生中和，形成中性的载能原子束，载能原子束传输至样品台内放置的样品的表面，激发样品的表面层中的原子，激发态的原子的电子跃迁产生紫外光谱；

(2)控制样品台内的电磁铁使其产生的磁场平行或垂直紫外光谱的传播方向；在磁场作用下的紫外光谱依次经过静电聚焦透镜、光弹性调制器和线偏振器进入单色仪；

(3)紫外光谱经单色仪处理后，经过光电倍增管将光信号转换为电信号，再经由稳流器反馈至锁相放大器；同时经过光弹性调制器的振荡信号作为基准信号进入锁相放大器；

(4)锁相放大器将信号输入至计算机进行控制。

步骤(1)所述质子束经过离子束光阑达到离子束中和器发生中和，形成中性的载能原子束后经过粒子束光阑达到样品的表面。

步骤(2)所述磁场为稳恒磁场。

步骤(2)的样品处于10-300K的低温环境中。