原子尺度超高时空分辨兆伏特电子衍射与成像系统 - RNC.ppt

铜线圈 高温超导线圈 技术难点三：如何实现和精确控制强磁场分布 发展高温超导电磁透镜代替传统透镜、实现和精确控制近3T强磁场分布，目前在BNL已实现10T磁场的实验验证 Cc B rc 已与美国BNL实验室R. Gupta研究员合作完成电磁透镜基本设计 项目特征：科学目标独特、整体设计新颖、有自己的技术特点和创新、一定的国际合作 科学基金对大科学装置的资助与展望 欢迎批评指正！！ * * * * 前两条为系统集成创新，后三条为单元技术创新；只列出了主要创新点。 * 前两条为系统集成创新，后三条为单元技术创新；只列出了主要创新点。 * 前两条为系统集成创新，后三条为单元技术创新；只列出了主要创新点。 * 前面我已经介绍过系统的总体技术路线。 * 首先通过开启聚焦镜，并关闭其他透镜，我们就可以实现第一种功能：兆伏特飞秒电子衍射。这种功能针对的是电子强关联体系、气相化学反应等过程中的瞬态结构研究。 * 本系统预期达到的工作参数与相应世界最好水平相比，均有大幅度提高（1～2个量级），可满足原子尺度物质结构动力学研究的需求。以第一种功能飞秒电子衍射为例，目前时间分辨能力的最高水平是亚皮秒量级，我们的系统将达到50飞秒。 * 为了达到世界领先的时空分辨率，我们需要解决一系列的关键技术问题，由于时间关系，我主要介绍三个关键技术难点。 * 现代激光技术可以提供20飞秒以下的激光脉冲；利用光阴极微波电子枪产生的兆电子伏电子脉冲，宽度也可以达到20飞秒以下。（点鼠标）我们将开发新一代光阴极微波电子枪，这种电子枪采用三项先进技术，高功率超快激光，高效率光阴极材料和高梯度微波加速场。利用飞秒激光我们可以产生及控制飞秒电子脉冲的时间和空间分布。通过选择合适的光阴极材料，我们可以减小电子的热发射度及暗电流。利用高梯度微波加速场，可以在非常短的距离内将电子加速到兆电子伏，从而极大地减小了空间电荷效应，保持了飞秒电子束的品质。采用这些技术，我们就可以产生小于20飞秒的探测电子脉冲。（点鼠标）我们的原理性实验已获得约100飞秒的电子脉冲，通过研制新一代光阴极微波电子枪，我们将电子脉冲宽度降低至20飞秒以下 * 我们将开发新型的高亮度微波电子枪，在原先1.5腔的基础上再加一个单腔。（点鼠标）这个单腔的功能就是实现电子束在纵向相空间的旋转，从而将电子束的能散从10的负三降低到10的负五，这样我们通过创新性地采用高亮度2.5腔微波电子源方案，将时间相干长度提高两个数量级。 * 同时，我们已与美国布鲁克海文国家实验室R. Gupta研究员合作完成电磁透镜基本设计。通过发展高温超导电磁透镜代替传统透镜，我们将实现和精确控制近3特斯拉的强磁场分布，目前在美国布鲁克海文国家实验室已经实现了10特斯拉磁场的实验验证。利用高温超导电磁透镜的另一个优点是：能够显著降低系统的体积。 * 2013年度重大仪器专项资助项目情况 序号 项目名称 负责人 依托单位 申请经费（万元） 1 针对若干国家战略需求材料使役条件下性能与显微结构间关系的原位研究系统 张泽 浙江大学 6300 2 原子尺度超高时空分辨兆伏特电子衍射与成像系统 王西杰 上海交通大学 9500 3 基于可调谐红外激光的能源化学研究大型实验装置 孙世刚 厦门大学 8997.91 4 单细胞时空分辨分子动态分析系统 陈洪渊 南京大学 7200 5 超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统 程和平 北京大学 8900 6 基于静电悬浮的金属材料快速凝固实验系统 魏炳波 西北工业大学 4500 7 材料与构件深部应力场及缺陷无损探测中子谱仪研制 钟掘 中南大学 8000 8 多功能固态量子存储器 郭光灿 中国科学技术大学 6000 9 多维多尺度高分辨率计算摄像仪器 戴琼海 清华大学 8950 物理II领域的特点 大科学：科学目标宏伟、意义重大，涉及人类对自然的基本认识问题，由众多科学家共同提出、酝酿、凝练； 大装置：规模大、技术先进、结构发展、单元多，涉及到材料、机械、电子学、计算机等领域； 大投入：经费投入多，一般为几亿元、几十亿元，甚至上百亿元人民币； 大团队：需要大量的科学、技术专家和工程师参与 三、有关思考与建议 北京正负电子对撞机和北京谱仪，主要开展τ轻子和粲粒子物理的研究，在 τ轻子质量精确测量、R值测量、发现多个新共振态等做出了许多国际上有显示度的工作。 科学目标的确定： 科学目标要具体、特色鲜明、体现学术思想的创新 仪器特色的提炼： 仪器要自成体系、规模适中、关键技术明确，难点、创新点突出；或属独创，或为现有设备的拓展、特色鲜明、指标先进 研究基础的表述 有积累、有所需主要技术人才、储备了一定的关键技术、掌握了解决难点的方法 思考的问题 中等规模的大科学装置的科学目标、关键技术、前沿技