The invention discloses a device based on TEM to generate controllable vortex beam, characterized by including electron gun, plane electron beam; magnetic field controller; winding conductive coil of the magnetic needle, through the electrical equipment control chip is arranged on the plane of the beam channel, the magnetic field intensity controllable magnetic field generated by the controller. The magnetic field used for phase modulation of the planar electron beam. The invention also discloses a method of producing a controllable vortex electron beam by using the device. In this device, the magnetic field distribution of a magnetic monopole is formed in an electron microscope to obtain a vortex electron beam with a single orbital angular momentum and a quantum number controllable.
【技术实现步骤摘要】
一种产生可控涡旋电子束的装置及方法
本专利技术属于涡旋电子束生成领域,具体涉及一种产生可控涡旋电子束的装置及方法。
技术介绍
近年来的预测和实验证明:改变电子波阵面的基本结构可以使电子波具有许多特定的性质,该特定的性质能够在常用透射电子显微镜中实现新的功能。如果重构的电子束具有连续的涡旋波阵面,则该电子束被称为涡旋电子束。在涡旋电子束中,电子概率电流遵循涡旋路径,在沿轴传播方向上,具有方位角动量分量。单一涡旋束可以由Ψ∝f(r)·exp(ilφ)·exp(ikzz)描述,其中,(r,φ,z)是圆柱坐标;kz是射束的前向动量;l为涡旋阶数,也被称为拓扑荷数,单一涡旋束在围绕涡旋中心的回路中相位改变2πl。在单一涡旋束中,涡旋阶数l与绕组数(描述涡旋的关键参数)成正比,此外,涡旋阶数l也与波束的轨道角动量(OAM)有关,这是一个涡旋束非常有趣的特性。携带轨道角动量的涡旋电子束已经在纳米颗粒操控(旋转、移动、束缚等)以及磁性探测(有望达到原子级分辨)方面应用的巨大潜力。为控制操纵电子波的相位以产生特定轨道角动量量子数,人们研究了各种各样方法以产生涡旋电子束。到目前,人们能够产生涡旋电子束的方法包括:相位片法、全息重构法、类磁单极场法。相位片法是指利用涡旋相位片,将入射到该涡旋相位片的平面波变成涡旋波。研究者通过平面电子束干涉的方法验证涡旋电子束的产生。一个2π的相位差,将产生拓扑荷数为1的涡旋电子束。该相位片法虽能产生涡旋电子束,但是存在以下缺点:(1)产生的拓扑荷数较低,很多时候不能满足需求;(2)相位片的使用寿命有限,这主要是因为:相位片材料在高能量的电子束 ...
【技术保护点】
一种基于TEM产生可控涡旋电子束的装置,其特征在于,包括:电子枪,产生平面电子束;磁场控制器;绕有导电线圈的磁针,通过电学设备负载的芯片设置于平面电子束通道上,受所述磁场控制器作用产生强度可控的磁场,所述磁场用于调制所述平面电子束的相位。
【技术特征摘要】
1.一种基于TEM产生可控涡旋电子束的装置,其特征在于,包括:电子枪,产生平面电子束;磁场控制器;绕有导电线圈的磁针,通过电学设备负载的芯片设置于平面电子束通道上,受所述磁场控制器作用产生强度可控的磁场,所述磁场用于调制所述平面电子束的相位。2.如权利要求1所述的基于TEM产生可控涡旋电子束的装置,其特征在于,所述电学设备为电学样品杆或光阑杆。3.如权利要求1所述的基于TEM产生可控涡旋电子束的装置,其特征在于,所述磁针水平置于芯片的表面,且磁针的针尖置于芯片的中心。4.如权利要求1所述的基于TEM产生可控涡旋电子束的装置,其特征在于,所述磁针上的导电线圈与芯片的电极片一端相连,经负载芯片的电学设备与所述磁场控制器形成磁场控制回路。5.如权利要求2所述的基于TEM产生可控涡旋电子束的装置,其特征在于,所述芯片中心处设有光阑孔。6.如权利要求4所述的基于TEM产生可控涡旋电子束的装置,其特征在于,所述光阑孔的直径为30~80u...
【专利技术属性】
技术研发人员:田鹤,陈鑫铠,孙土来,杜凯,任天星,陈星,陈琼阳,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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