0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

介绍一种飞米级电子显微镜的原理

中科院半导体所 来源:中国物理学会期刊网 2023-12-13 15:59 次阅读

本文介绍了一种飞米级电子显微镜的原理,未来这种威廉希尔官方网站 有望用于探测远离稳定谷的核。

自从Robert Hofstadter及其合作者在20世纪50年代的测量工作以来,人们已经知道,原子核不是点状粒子,而是具有飞米尺度的有限大小——大约比原子半径小10000倍。这项获得诺贝尔奖的研究使用加速器产生的高能电子束轰击靶材料,并检测电子被偏转的方向,揭示出核的内部结构和确切的空间电荷分布。

在日本RIKEN Nishina加速器科学中心的研究人员首次观测到放射性同位素的这种非自然发生的电子散射。物理学家们通过不断改进加速器威廉希尔官方网站 以及产生和捕获离子的新方法,得到了期待已久的结果。他们的成功标志着预期的“飞米显微镜”的实现,它可以给出核素图中至今不能达到的区域里的原子核图像。

cf3adfaa-998c-11ee-8b88-92fbcf53809c.png

一块碳化铀产生的放射性铯-137被注入到电子储存环中的固定位置,使用高能电子轰击铯-137。电子在铯-137靶上散射并用磁谱仪(飞米显微镜)记录,由此重构铯核的特性

该团队利用了一种通常用于光学分析威廉希尔官方网站 的现象。当激光通过一个小孔时产生衍射花纹:在束流轴线上出现明亮的圆盘,周围是一系列强度逐渐减弱的同心圆。小孔的大小和形状决定了角分布的细节。量子力学告诉我们,在原子核的尺度上,电子束可以看作是波。类似于光学,我们可以根据被样品偏转的电子的衍射图形推断所研究物体的空间分布。高能电子散射可由熟知的相互作用描述:作用在带电物体上的电磁力。因而,当入射电子能量在几百兆电子伏时,原子核的内部电荷分布的分辨率可达几飞米。

这种威廉希尔官方网站 已经被应用于许多稳定核以及几种长寿命的放射性同位素的研究。这些都是在核素图中“稳定谷”的核。物理学家的探索还不能超出稳定谷,预期超出后出现的电荷分布具有非常特殊的形状。困难在于要得到一个衍射图形需要将足够数量的短寿命核禁闭在靶的体积内。

RIKEN Nishina中心放射性同位素束流工厂的下一代重离子加速器装置,可人工产生在自然界不存在的放射性同位素。RIKEN团队用来自另外一台加速器产生的高能电子轰击一块碳化铀,产生了铯-137放射性离子束,纯度接近100%。产生衍射图形的电子在附近的存储环内循环运动。虽然新产生的离子可以容易地输送到这个环中,但还需聚集起来才能达到足够大的碰撞亮度。

研究人员为捕获在循环电子束中的离子已经工作了很多年。这种威廉希尔官方网站 的主要进展在于使用循环电子的电力将离子推到中心轴。另一静电势同时作用于离子以防止离子离开轴线,作用类似于一对电磁光学镜。用这种方法使限制住的离子形成一个静止的靶。RIKEN团队演示了世界上首次使用这种装置来研究稳定核靶,只使用少量的1千万个离子便达到了足够高的亮度。该团队最近的实验展示了在线产生的铯-137放射性核靶的研究结果。

研究人员使用磁谱仪探测散射电子,得到电子的角分布,换言之,得到衍射图形。使用电子作为电磁探针的优点是电子与核的相互作用可用量子电动力学理论精确地描述。这意味着核结构信息可以直接从衍射数据中提取,无需对将核束缚在一起的强力进行修正。在实验探测的能量范围内,来自非弹性散射和核的磁性对散射图形的贡献很小,可以忽略,使分析得到进一步简化。

分析结果并不令人惊奇:该团队的观测与原子核铯-137的电荷密度一致,在中心区电荷密度接近常数,而在中心区以外,电荷密度在相对较大的范围内衰减。未来这种威廉希尔官方网站 可以用于探测远离稳定谷的核,预期这些核具有更特殊的结构,如伸长的或扁平的球形结构,或轴不对称的核子分布。这些研究不仅将深化我们对于核结构的认识,还将促进对天体物理中关于核合成的了解。






审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 加速器
    +关注

    关注

    2

    文章

    799

    浏览量

    37844
  • 电子显微镜
    +关注

    关注

    1

    文章

    92

    浏览量

    9839

原文标题:不稳定核结构研究的新方法

文章出处:【微信号:bdtdsj,微信公众号:中科院半导体所】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    TEM透射电子显微镜下的两照射模式解析

    成像原理与应用透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope,TEM)是一种利用高能电子束穿透样品,通过电子与样品相互作用产生的信号来获取样品的微观结构信
    的头像 发表于 11-26 11:49 347次阅读
    TEM透射<b class='flag-5'>电子显微镜</b>下的两<b class='flag-5'>种</b>照射模式解析

    显微镜在芯片失效分析中的具体应用场景及前景

    的大门,帮助我们精准定位问题、剖析失效原因。       显微镜家族在芯片失效分析中的多样面孔‍‍‍‍‍‍‍ 显微镜并非单一种工具,在芯片失效分析领域,常见的有光学
    的头像 发表于 11-26 11:32 260次阅读

    透射电子显微镜(TEM):基础知识概览

    透射电子显微镜(TEM)概述透射电子显微镜(TEM)是材料科学、纳米威廉希尔官方网站 等领域中不可或缺的研究工具。对于新接触TEM的科研人员而言,理解其基础原理和操作对于高效利用这设备至关重要。本文将详细
    的头像 发表于 11-06 14:29 434次阅读
    透射<b class='flag-5'>电子显微镜</b>(TEM):基础知识概览

    扫描电子显微镜用在半导体封装领域

    三本精密仪器小编介绍在半导体封装领域,威廉希尔官方网站 的日新月异推动着产品不断向更小、更快、更高效的方向发展。其中,扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)作为精密观测
    的头像 发表于 09-10 18:14 673次阅读
    扫描<b class='flag-5'>电子显微镜</b>用在半导体封装领域

    进口SEM扫描电子显微镜品牌推荐

    说到SEM扫描电子显微镜的品牌推荐,蔡司代理三本精密仪器工程师可得好好跟你聊聊!这可是个威廉希尔官方网站 活儿啊,选个好品牌,对于科研工作者来说,简直就像找到了宝藏样!首先得说说那个大家都耳熟能详的蔡司
    的头像 发表于 08-12 17:24 690次阅读
    进口SEM扫描<b class='flag-5'>电子显微镜</b>品牌推荐

    蔡司EVO扫描电子显微镜进行轴承清洁度检测

    的INNIOGroup总部早在10年前就引入了清洁度检测标准。为确定有害残留污染物颗粒的来源,自2015年起INNIOGroup开始使用蔡司EVO扫描电子显微镜进行检测。例如,如
    的头像 发表于 07-22 16:14 335次阅读
    蔡司EVO扫描<b class='flag-5'>电子显微镜</b>进行轴承清洁度检测

    蔡司EVO扫描电子显微镜用在五金机械领域

    今天蔡司代理三本精密仪器小编给大家介绍EVO扫描电镜电子显微镜在金属加工领域的应用。钨灯丝电子显微镜EVO系列所提供的图片质量出色,不仅能帮助客户清晰地观察到亚微米甚至纳米级别的细微差异,还为客户
    的头像 发表于 05-31 14:09 348次阅读
    蔡司EVO扫描<b class='flag-5'>电子显微镜</b>用在五金机械领域

    显微成像与精密测量:共聚焦、光学显微镜与测量显微镜的区分

    共聚焦显微镜一种光学显微镜,也可以被称为测量显微镜。能够进行二维和三维成像,是光学显微镜威廉希尔官方网站 中较为先进的
    的头像 发表于 05-11 11:38 867次阅读
    <b class='flag-5'>显微</b>成像与精密测量:共聚焦、光学<b class='flag-5'>显微镜</b>与测量<b class='flag-5'>显微镜</b>的区分

    扫描电子显微镜SEM电镜结构及原理

    扫描电子显微镜(SEM)是一种功能强大、应用广泛的材料表征工具。其结构复杂且精密,主要包括电子光学系统、信号收集处理系统、图像显示和记录系统、真空系统以及电源和控制系统等。以下是蔡司扫描电子显
    的头像 发表于 03-20 15:27 1646次阅读
    扫描<b class='flag-5'>电子显微镜</b>SEM电镜结构及原理

    首台国产商业场发射透射电子显微镜发布

    1月20日,广州慧炬科技有限公司成功举办“承鸿鹄之志,造大国电镜”新品发布会,正式发布首台国产商业场发射透射电子显微镜“太行”TH-F120。标志着我国已掌握透射电镜整机研制能力以及电子枪、高压电源
    的头像 发表于 01-26 08:26 784次阅读
    首台国产商业场发射透射<b class='flag-5'>电子显微镜</b>发布

    显微镜的结构和使用方法 显微镜分为哪三个部分

    显微镜一种用于放大观察微小物体的光学仪器。它通过对物体的光线进行放大和调节,使我们能够看到肉眼无法观察到的微小细节。显微镜广泛应用于生物学、医学、工程和材料科学等领域。为了更好地理解显微镜
    的头像 发表于 01-25 14:19 2656次阅读

    为什么电子显微镜需要真空系统?

    由于电子在空气中行进的速度很慢,所以必须由真空系统保持电镜的真空度,否则,空气中的分子会阻挠电子束的发射而不能成像。用两种类型的真空泵串连起来获得电子显微镜镜筒中的真空,当电子显微镜
    的头像 发表于 01-09 11:18 1236次阅读

    SEM扫描电子显微镜涂层磨损分析

    数字显微镜Smartzoom5和SEM扫描电子显微镜的解决方案。图a、b显示的是无涂层的钻头的切削刃口情况,图c、d显示的是金刚石涂层钻头的脱落情况;图a、c使用
    的头像 发表于 01-08 15:12 538次阅读
    SEM扫描<b class='flag-5'>电子显微镜</b>涂层磨损分析

    如何理解扫描电子显微镜(SEM)中的充电效应

    扫描电子显微镜(SEM)已广泛用于材料表征、计量和过程控制的研究和先进制造中,我们在对半导体材料和结构进行观测时,常常会遇到充电效应,本文讨论了与样品充电相关的些问题以及减轻其影响的方法。
    的头像 发表于 12-29 15:57 1632次阅读
    如何理解扫描<b class='flag-5'>电子显微镜</b>(SEM)中的充电效应

    核心威廉希尔官方网站 突破!国产200kV透射电子显微镜进入小批量试产

    了小批试产阶段,这标志着国产首台200kV透射电子显微镜取得重大突破。透射电子显微镜被列为受限制的“35项关键威廉希尔官方网站 ”之,是半导体、生命科学、材料科学等领域不可或缺的高端科学仪器,国内市场需求巨大,但长期以来全部依赖进口,因此国
    的头像 发表于 12-28 11:24 1272次阅读
    核心威廉希尔官方网站
突破!国产200kV透射<b class='flag-5'>电子显微镜</b>进入小批量试产