电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开的电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统及测量方法，属光学成像技术领域。电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统，包括电子传输成像部分、离子传输成像部分、物镜、样品台、控制和处理模块。控制和处理模块用于控制锁相放大器、声光调制器、高精度延迟线、光电探测器和CMOS相机。本发明专利技术基于瞬态反射和干涉散射成像原理，通过处理瞬态反射信号和干涉散射信号，采用光学测量方法能够同时对电池体系中的电子和离子进行跨时空尺度动态成像，能够对载流子的传输动态进行时间尺度飞秒至小时、空间尺度纳米至毫米的跨时空尺度成像。本发明专利技术具有无损伤、跨时空尺度、兼容性好、电子和离子动态传输同时成像等优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学成像，具体涉及一种电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统及方法。

技术介绍

1、锂离子电池储能技术已成为能源存储的前沿技术。目前，锂离子电池的大规模应用已从消费类电子产品延伸到电动汽车领域，基于锂离子电池的智慧电网储能也发挥了重要的作用。当前，传统锂离子电池的能量密度已达到其理论上限，亟需发展更高能量密度的电池体系。电池的性能与其内部载流子驰豫和迁移密切相关。因此，亟待开发一种能够对电池体系内跨尺度的载流子传输动态成像系统及方法。

2、现有的电池体系内载流子传输机制的研究方法(如透射电子显微镜、空间分辨电子能量损失谱、开尔文探针力显微镜)受限于理论基础与设备原理，上述方法并不具备直接解析瞬态过程的能力，只能从电子、离子的演变特征反推其瞬态动力学，难以捕捉电化学原位条件下的实际过程，缺失对反应中间过渡电子态的观测能力，限制了电池体系内载流子传输理论研究的发展。基于飞秒激光泵浦-探测的超快光谱技术可提供飞秒级时间分辨率，被广泛应用于揭示光电器件或化学反应过程过渡态中处于特定能级的电子或离子的超快动力学过程，然而其空间分辨能力受限本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统，其特征在于，包括电子传输成像部分、离子传输成像部分、物镜(26)、样品台(27)、控制和处理模块(28)；

2.根据权利要求1所述的电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统，其特征在于，所述电子传输成像部分中的激发模块包括：第一光学参量放大器(4)、声光调制器(5)、第二空间滤波器(6)、锁相放大器(8)；在所述激发模块中，所述反射光进入所述第一光学参量放大器(4)，飞秒脉冲激光的波长被调制为泵浦光波长，依次经过所述声光调制器(5)、所述第一空间滤波器(6)、所述二向色镜(7)，入射所述物镜(26)后聚焦在样品上，激发样品；<...

【技术特征摘要】

1.一种电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统，其特征在于，包括电子传输成像部分、离子传输成像部分、物镜(26)、样品台(27)、控制和处理模块(28)；

2.根据权利要求1所述的电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统，其特征在于，所述电子传输成像部分中的激发模块包括：第一光学参量放大器(4)、声光调制器(5)、第二空间滤波器(6)、锁相放大器(8)；在所述激发模块中，所述反射光进入所述第一光学参量放大器(4)，飞秒脉冲激光的波长被调制为泵浦光波长，依次经过所述声光调制器(5)、所述第一空间滤波器(6)、所述二向色镜(7)，入射所述物镜(26)后聚焦在样品上，激发样品；

3.根据权利要求2所述的电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统，其特征在于，所述锁相放大器(8)用于输出周期性电学信号给所述声光调制器(5)；所述声光调制器(5)用于根据输入的控制信号，将反射飞秒激光脉冲调制为周期性的有无状态，进而改变有无飞秒脉冲激光激发样品。

4.根据权利要求2所述的电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统，其特征在于，所述高精度延迟线(11)用于控制探测光束的飞秒激光脉冲与泵浦光束的飞秒激光脉冲之间到达样品处的时间延迟。

5.根据权利要求2所述的电池体系跨时空尺度载流子传输动态成像系统，其特征在于，所述二维扫描振镜(12)用于控制探测光束在所述物镜(26)后的聚焦光斑与固定泵浦光束物镜后的聚焦光斑之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜澜，朱彤，王英杰，娄帅锋，尹鸽平，齐鹏，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：