[发明专利]一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法及电子分束器

说明书

本发明涉及一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法及电子分束器，包括二维导电层，所述二维导电层形成有第一势垒，所述二维导电层边缘设有与其连通的电子输入端和第一电子输出端；通过所述电子输入端输入的入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生古斯汉欣位移并从所述第一电子输出端输出。本发明利用电子在二维导电层产生古斯汉欣位移，实现对不同能量的电子束的分离和调控。

技术领域

本发明涉及电子分束器，尤其是涉及一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法及电子分束器。

背景技术

电子分束器是一种能将电子束分离的电子器件，同时也是电子光学的重要组成部分。现有技术中，常使用静电双棱镜作为电子分束器，静电双棱镜包括两块接地的棱镜以及设于两棱镜中央的导线，电子束在带电的双棱镜上衍射，并利用带电导线的静电力将入射电子束分裂成两束电子束输出，并引起电子束发生偏移，从而达到电子分束的效果。但是，静电双棱镜的可控性差，无法精准地调控电子束的偏移，也难以实现多电子束的分离，分束效果不好。

古斯汉欣位移是一种特殊的光学现象，它是指光束在两种界面上发生全反射时，反射点相对于入射点在相位上有一个突变，反射光相对于入射光在空间上有一段距离，这段距离被称为古斯汉欣位移。古斯汉欣位移的机理可以解释为：入射光的实际光束不是理想的平面波，而是有限束宽的光束，它可看作是一系列具有不同波矢方向的单色平面波的叠加；当入射光入射到界面分解为一系列沿不同方向的平面波，这些平面波在反射时具有不同的相变，反射平面波的叠加就得到反射光束的古斯汉欣位移结果。古斯汉欣位移作为一种基本的光学现象，其物理原理在于光的波动本质，它不仅在光学中发生，也可以存在于其他具有“波动”特性的领域，如电子、冷原子、中子、声波等。

目前，尚未报道有将古斯汉欣位移现象实际应用于电子分束器的设计。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，将古斯汉欣位移现象实际应用于设计电子分束器，提供一种基于古斯汉欣位移的电子分束方法及电子分束器。

本发明是基于以下发明构思实现的：本发明提供了一种基于古斯汉欣位移的电子分束器，包括二维导电层，所述二维导电层形成有第一势垒，所述二维导电层边缘设有与其连通的电子输入端和第一电子输出端；通过所述电子输入端输入的入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生古斯汉欣位移并从所述第一电子输出端输出。

相对于现有技术，本发明通过在所述二维导电层形成第一势垒，且二维导电层边缘设有电子输入端和第一电子输出端。包含周期性变化能量的入射电子束通过电子输入端输入至第一势垒的反射边界，由于在不同时段的电子能量不同，不同能量的电子在第一势垒的反射边界产生的古斯汉欣位移不同，由此产生不同的电子束。因此，可以在第一势垒上实现对电子束的分离和调控。

进一步地，所述二维导电层形成有相互间隔第一势垒和第二势垒，通过所述电子输入端输入的入射电子束发射至所述第一势垒的反射边界，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第二势垒的反射边界一，在所述第二势垒的反射边界一发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第一电子输出端输出。

进一步地，所述二维导电层边缘还设有与其连通的第二电子输出端；部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射，直接从第二电子输出端输出；或部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第二势垒的反射边界二，在所述第二势垒的反射边界二发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第二电子输出端输出；或所述二维导电层形成有与第一势垒和第二势垒相互间隔的第三势垒，部分入射电子束在所述第一势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射至第三势垒的反射边界，在所述第三势垒的反射边界发生或不发生古斯汉欣位移并反射，最后从所述第二电子输出端输出。