CN112432933B - 多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统及方法。本发明采用周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路、波长可调谐泵浦探测光路、翻转镜和光电子显微镜集成系统，根据样品材料和时间分辨率的要求，三种光路之间切换，从而适用于不同样品材料和不同超快过程的超高时空分辨成像；本发明将光电子显微镜与飞秒泵浦探测相结合，使得光电子显微镜具有了超快时间分辨能力，从而能够实现超高空间分辨率和超快时间分辨的成像；同时多种激发光源系统之间的切换使得该发明适用于不同材料体系和不同超快过程的高时空分辨研究，这将帮助研究者直接记录大量纳米尺度内超快动力学过程，对于研究现象背后的物理本质有很大帮助。
Description
技术领域
本发明涉及超高时空分辨成像技术，具体涉及一种多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统及方法。
背景技术
纳米尺度内的超快动力学过程往往是决定物理现象和材料性质最为重要的机制，因此一直以来是光电子学、材料学、化学等不同学科领域的研究热点。随着飞秒超快技术和显微技术的成熟，这两种技术的结合能够实现同时具备高时间分辨和高空间分辨的能力。扫描近场光学显微镜(SNOM)以探针扫描的方式收集近场光场强度，来实现<50nm的近场光学模式的空间分辨成像。另外，光学激发和光学探测的原理使其很容易与飞秒泵浦探测技术进行结合，通过探针扫描收集不同空间位置和不同时间延迟下探测光性质的变化，来实现高时空分辨探测。但是其探针扫描的成像原理，使其空间分辨率大大受限于探针尺寸，另外空间纳米量级的探针移动也增加了实验时间和难度。扫描超快电子显微镜(SUEM)将超快激光技术、超快电子脉冲技术和电子显微镜技术结合，来实现超高时空分辨探测。该技术将飞秒脉冲分束后一路作为泵浦光去激发样品；另一路倍频后产生紫外光照射到电子场发射针尖上，激发电子短脉冲。这个电子短脉冲加速后对样品表面进行扫描，激发二次电子。由于泵浦光的作用，在不同时间延迟和不同区域下电子短脉冲激发的二次电子强度也会发生变化，从而实现了高时空分辨的探测。该技术基于扫描电子显微镜，因此具有很高的空间分辨能力，同时扫描二次电子成像技术也相对成熟降低了实验操作难度。但是电子之间库仑相互作用使得电子短脉冲在时间尺度上很难被压缩得很短，从而大大限制了其时间分辨能力，很难对百飞秒以下的超快动力学过程进行直接探测。
除此之外，瞬态吸收显微镜、角分辨光电子能谱、双光子吸收显微镜等一系列技术纷纷被提出来实现高时空分辨探测。但通过总结现有的时空探测技术可以发现，很难同时实现空间和时间这两个维度的超高分辨探测。并且，为了提高空间分辨率，大多探测技术采用空间扫描的方式，这将导致整个探测过程较长、成像不均匀、实验难度大且无法实现实时成像。
发明内容
针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统及方法，以光电子显微镜为成像基础，利用多个飞秒激光泵浦探测系统作为激发光源来实现高时空分辨研究。
本发明的一个目的在于提出一种多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统。
本发明的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统包括：周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路、波长可调谐泵浦探测光路、翻转镜和光电子显微镜集成系统；其中，光电子显微镜集成系统具有一个正入射窗口和两个斜入射窗口；极紫外泵浦探测光路通过真空连接器连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；周期级泵浦探测光路和波长可调谐泵浦探测光路通过各自的翻转镜分别连接至光电子显微镜集成系统的正入射窗口或另一个斜入射窗口；周期级泵浦探测光路的第一激光器发出超短激光脉冲，以超短激光脉冲作为泵浦光和探测光，时间分辨率达到光学振荡周期，即10fs以下；极紫外泵浦探测光路的第二激光器发出激光脉冲的光子能量20eV以上，以基频脉冲作为泵浦光，以高次谐波产生的极紫外激光脉冲作为探测光，时间分辨达到百飞秒以下；波长可调谐泵浦探测光路的第三激光器采用波长可调谐的激光器，具有倍频模式和光学参量振荡模式，倍频模式是以和频脉冲作为探测光，以基频脉冲或倍频脉冲作为泵浦光，光学参量振荡模式是以和频脉冲作为探测光，以信号光作为泵浦光，时间分辨达到百飞秒量级；根据样品材料和时间分辨率的要求，周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路和波长可调谐泵浦探测光路之间切换，从而适用于不同样品材料和不同超快过程的超高时空分辨成像。
周期级泵浦探测光路包括：第一激光器、啁啾镜、压电延迟系统、楔形镜对和相位检测器；其中，第一激光器发出超短激光脉冲，脉冲的宽度10fs以下，超短激光脉冲经过两对啁啾镜保持脉冲宽度，然后进入压电延迟系统；压电延迟系统由马赫-曾德尔干涉仪放在压电平移台上构成，马赫-曾德尔干涉仪中的第一分束镜将超短激光脉冲分束为泵浦脉冲和探测脉冲，经过压电平移台使泵浦脉冲与探测脉冲产生时间延迟后再经过第二分束镜，将泵浦脉冲和探测脉冲再次分束，反射的泵浦脉冲和透射的探测脉冲合束后进入相位检测器，用来获得时间延迟信息；透射的泵浦脉冲和反射的探测脉冲合束后作为泵浦光和探测光，经过楔形镜对通过翻转镜进入光电子显微镜集成系统的正入射窗口或一个斜入射窗口。
极紫外泵浦探测光路包括：第二激光器、真空连接器和第一时间延迟系统；其中，第二激光器同时发出基频脉冲和极紫外激光脉冲，极紫外激光脉冲作为探测光通过真空连接器连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；基频脉冲作为泵浦光，在自由空间中经过第一时间延迟系统后进入真空连接器，再与极紫外激光脉冲合束后进入光电子显微镜。
波长可调谐泵浦探测光路包括：第三激光器、光学参量振荡器、倍频晶体、和频晶体、第二时间延迟系统和合束镜；其中，光学参量振荡器具有三个输出口，第一输出口输出基频脉冲，第二输出口输出倍频脉冲，第三输出口输出光学参量振荡的信号光，光学参量振荡器具有两种模式；光学参量振荡器在倍频模式下，第一输出口输出的基频脉冲经过倍频晶体产生倍频脉冲，再经过一个倍频高反介质镜将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过和频晶体产生和频脉冲，再依次经过一个和频高反介质镜、另一个倍频高反介质镜和近红外高反镜，分别将和频倍频和基频脉冲提取出来，其中和频脉冲经过第二时间延迟系统，与第二输出口输出的倍频脉冲通过合束镜，形成和频脉冲作为探测光，第二输出口的倍频脉冲作为泵浦光，或者基频脉冲本身产生的倍频脉冲和剩余的基频脉冲作为泵浦光；光学参量振荡器在光学参量振荡模式下，第一输出口输出的基频脉冲经过倍频晶体产生倍频脉冲，再经过一个倍频高反介质镜将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过和频晶体产生和频脉冲，和频脉冲经过第二时间延迟系统，与第三输出口输出的光学参量振荡的信号光经合束镜合束后，形成和频脉冲作为探测光，信号光作为泵浦光；通过翻转镜连接至光电子显微镜集成系统的正入射窗口或一个斜入射窗口。
本发明的另一个目的在于提供一种多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统的成像方法。
本发明的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统的成像方法，包括以下步骤：
1)极紫外泵浦探测光路通过真空连接器连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；周期级泵浦探测光路和波长可调谐泵浦探测光路通过各自的翻转镜分别连接至光电子显微镜集成系统的正入射窗口或另一个斜入射窗口；
2)根据样品材料和时间分辨率的要求，周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路和波长可调谐泵浦探测光路之间切换：
a)周期级泵浦探测光路：
第一激光器发出超短激光脉冲，脉冲的宽度10fs以下，超短激光脉冲经过两对啁啾镜保持脉冲宽度，然后进入压电延迟系统；压电延迟系统由马赫-曾德尔干涉仪放在压电平移台上构成，马赫-曾德尔干涉仪中的第一分束镜将超短激光脉冲分束为泵浦脉冲和探测脉冲，经过压电平移台使泵浦脉冲与探测脉冲产生时间延迟后再经过第二分束镜，将泵浦脉冲和探测脉冲再次分束，反射的泵浦脉冲和透射的探测脉冲合束后进入相位检测器，用来获得时间延迟信息；透射的泵浦脉冲和反射的探测脉冲合束后作为泵浦光和探测光，经过楔形镜对通过翻转镜进入光电子显微镜集成系统的正入射窗口或一个斜入射窗口；
b)极紫外泵浦探测光路：
第二激光器同时发出基频脉冲和极紫外激光脉冲，极紫外激光脉冲作为探测光通过真空连接器连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；基频脉冲作为泵浦光，在自由空间中经过第一时间延迟系统后进入真空连接器，再与极紫外激光脉冲合束后进入光电子显微镜；
c)波长可调谐泵浦探测光路：
i.光学参量振荡器在倍频模式下，第一输出口输出的基频脉冲经过倍频晶体产生倍频脉冲，再经过一个倍频高反介质镜将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过和频晶体产生和频脉冲，再依次经过一个和频高反介质镜、另一个倍频高反介质镜和近红外高反镜，分别将和频倍频和基频脉冲提取出来，其中和频脉冲经过第二时间延迟系统，与第二输出口输出的倍频脉冲通过合束镜，形成和频脉冲作为探测光，第二输出口的倍频脉冲作为泵浦光，或者基频脉冲本身产生的倍频脉冲和剩余的基频脉冲作为泵浦光；
ii.光学参量振荡器在光学参量振荡模式下，第一输出口输出的基频脉冲经过倍频晶体产生倍频脉冲，再经过一个倍频高反介质镜将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过和频晶体产生和频脉冲，和频脉冲经过第二时间延迟系统，与第三输出口输出的光学参量振荡的信号光经合束镜合束后，形成和频脉冲作为探测光，信号光作为泵浦光；通过翻转镜连接至光电子显微镜集成系统的正入射窗口或一个斜入射窗口。
本发明的优点：
光电子显微镜是一种基于光电效应，利用光子激发电子逸出样品表面，通过探测逸出光电子来进行成像的电子显微镜。相较于传统光学显微镜，其电子成像的特点使得空间分辨能力在10nm以下；而相较于传统电子显微镜而言，其光子宽场激发的原理使其具有无损探测和实时成像的特点。本发明将光电子显微镜与飞秒泵浦探测相结合，使得光电子显微镜具有了超快时间分辨能力，从而能够实现超高空间分辨率和超快时间分辨的成像；同时多种激发光源系统之间的切换使得该发明适用于不同材料体系和不同超快过程的高时空分辨研究，这将帮助研究者直接记录大量纳米尺度内超快动力学过程，对于研究现象背后的物理本质有很大帮助。
附图说明
图1为本发明的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统的总体框图；
图2为本发明的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统的周期级泵浦探测光路的一个实施例的光路图；
图3为本发明的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统的极紫外泵浦探测光路的一个实施例的光路图；
图4为本发明的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统的波长可调谐泵浦探测光路的一个实施例的光路图。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，本实施例的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统包括：周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路、波长可调谐泵浦探测光路、翻转镜和光电子显微镜集成系统；其中，光电子显微镜集成系统具有一个正入射窗口和两个斜入射窗口；极紫外泵浦探测光路通过真空连接器连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；周期级泵浦探测光路和波长可调谐泵浦探测光路通过各自的翻转镜与反射镜M配合分别连接至光电子显微镜集成系统的正入射窗口或另一个斜入射窗口；周期级泵浦探测光路的第一激光器发出超短激光脉冲，以超短激光脉冲作为泵浦光和探测光，时间分别率达到光学振荡周期，即10fs以下；极紫外泵浦探测光路的第二激光器发出激光脉冲的光子能量20eV以上，以基频脉冲作为泵浦光，以高次谐波产生的极紫外激光脉冲作为探测光，时间分辨达到百飞秒以下；波长可调谐泵浦探测光路的第三激光器采用波长可调谐的激光器，具有倍频模式和光学参量振荡模式，倍频模式是以和频脉冲作为探测光，以基频脉冲或倍频脉冲作为泵浦光，光学参量振荡模式是以和频脉冲作为探测光，以信号光作为泵浦光，时间分辨达到百飞秒量级。
如图2所示，周期级泵浦探测光路包括：第一激光器L1、啁啾镜CM、压电延迟系统MZ、楔形镜对WP和相位检测器PD；其中，第一激光器L1发出800nm中心波长的5fs超短激光脉冲，超短激光脉冲经过两对啁啾镜CM保持脉冲宽度，然后进入压电延迟系统MZ；压电延迟系统MZ由马赫-曾德尔干涉仪放在压电平移台上构成，马赫-曾德尔干涉仪中的第一分束镜BS1将超短激光脉冲分束为1:1的泵浦光和探测光，经过压电平移台使泵浦光与探测光产生时间延迟后再经过第二分束镜BS2，将泵浦脉冲和探测脉冲再次分束，反射的泵浦脉冲和透射的探测脉冲合束后进入相位检测器，用来获得时间延迟信息；透射的泵浦脉冲和反射的探测脉冲合束后作为泵浦光和探测光，通过楔形镜对WP通过翻转镜FP与反射镜M配合进入光电子显微镜集成系统PEEM的正入射窗口或一个斜入射窗口。图中虚线框为翻转镜FP，实现框为反射镜M，将翻转镜翻下的时候，光不通过翻转镜直接进入正入射窗口；将翻转镜翻入光路，光经过翻转镜反射进入斜入射或正入射窗口。
如图3所示，极紫外泵浦探测光路包括：第二激光器L2、真空连接器VC和第一时间延迟系统T1；其中，第二激光器L2的激光脉冲的光子能量为43eV左右，第二激光器L2同时发出800nm的基频脉冲和极紫外激光脉冲，极紫外激光脉冲作为探测光通过真空连接器VC连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；基频脉冲作为泵浦光，经反射镜反射在自由空间中经过第一时间延迟系统T1后经反射镜反射进入真空连接器，再与极紫外激光脉冲合束后进入光电子显微镜PEEM。
如图4所示，波长可调谐泵浦探测光路包括：第三激光器L3、光学参量振荡器OPO、倍频晶体BBO1、和频晶体BBO2、第二时间延迟系统T2和合束镜BC；其中，光学参量振荡器具有三个输出口，第一输出口P1输出基频脉冲，第二输出口P2输出倍频脉冲，第三输出口P3输出光学参量振荡的信号光，光学参量振荡器具有两种模式；如图4所示，光学参量振荡器在倍频模式下，第一输出口输出的800nm的基频脉冲经过400nm的倍频晶体产生倍频脉冲，再经过第一400nm高反介质镜R11将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过第二400nm高反介质镜R12合束后通过和频晶体和频产生266nm的和频脉冲；再依次经过一个266nm高反介质镜R2、第三400nm高反介质镜R13和近红外高反镜R3，分别将和频、倍频和基频脉冲提取出来，其中和频脉冲将经过第二时间延迟系统T2产生时间延迟，与第二输出口P2输出的400nm的倍频脉冲通过合束镜BC，形成和频脉冲作为探测光，第二输出口的倍频脉冲作为泵浦光，另外基频脉冲本身产生的400nm的倍频脉冲和剩余的800nm的基频脉冲也可以作为泵浦光，形成和频脉冲作为探测光，基频脉冲或倍频脉冲作为泵浦光；光学参量振荡器在光学参量振荡模式下，第一输出口P1输出的800nm的基频脉冲经过400nm的倍频晶体产生倍频脉冲，再经过第一400nm高反介质镜R11将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过和频晶体和频产生和频脉冲，经过第二时间延迟系统T2，与第三输出口输出P3的光学参量振荡的信号光经合束镜BC合束后，形成和频脉冲作为探测光，信号光作为泵浦光；通过翻转镜FR与反射镜M配合连接至光电子显微镜集成系统PEEM的正入射窗口或一个斜入射窗口。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统，其特征在于，所述多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统包括：周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路、波长可调谐泵浦探测光路、翻转镜和光电子显微镜集成系统；其中，所述光电子显微镜集成系统具有一个正入射窗口和两个斜入射窗口；所述极紫外泵浦探测光路通过真空连接器连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；所述周期级泵浦探测光路和波长可调谐泵浦探测光路通过各自的翻转镜分别连接至光电子显微镜集成系统的正入射窗口或另一个斜入射窗口；所述周期级泵浦探测光路的第一激光器发出超短激光脉冲，以超短激光脉冲作为泵浦光和探测光，时间分辨率达到光学振荡周期，即10fs以下；所述极紫外泵浦探测光路的第二激光器发出激光脉冲的光子能量20eV以上，以基频脉冲作为泵浦光，以高次谐波产生的极紫外激光脉冲作为探测光，时间分辨达到百飞秒以下；所述波长可调谐泵浦探测光路的第三激光器采用波长可调谐的激光器，具有倍频模式和光学参量振荡模式，倍频模式是以和频脉冲作为探测光，以基频脉冲或倍频脉冲作为泵浦光，光学参量振荡模式是以和频脉冲作为探测光，以信号光作为泵浦光，时间分辨达到百飞秒量级，其中，第三激光器输出基频脉冲，对基频脉冲倍频后为倍频脉冲，基频脉冲与倍频脉冲和频后为和频脉冲，第三激光器输出的基频脉冲经光学参量振荡器的第三输出口输出的光学参量振荡为信号光；根据样品材料和时间分辨率的要求，周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路和波长可调谐泵浦探测光路之间切换，从而适用于不同样品材料和不同超快过程的超高时空分辨成像。
2.如权利要求1所述的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统，其特征在于，所述周期级泵浦探测光路包括：第一激光器、啁啾镜、压电延迟系统、楔形镜对和相位检测器；其中，第一激光器发出超短激光脉冲，脉冲的宽度10fs以下，超短激光脉冲经过两对啁啾镜保持脉冲宽度，然后进入压电延迟系统；压电延迟系统由马赫-曾德尔干涉仪放在压电平移台上构成，马赫-曾德尔干涉仪中的第一分束镜将超短激光脉冲分束为泵浦脉冲和探测脉冲，经过压电平移台使泵浦脉冲与探测脉冲产生时间延迟后再经过第二分束镜，将泵浦脉冲和探测脉冲再次分束，反射的泵浦脉冲和透射的探测脉冲合束后进入相位检测器，用来获得时间延迟信息；透射的泵浦脉冲和反射的探测脉冲合束后作为泵浦光和探测光，经过楔形镜对通过翻转镜进入光电子显微镜集成系统的正入射窗口或一个斜入射窗口。
3.如权利要求1所述的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统，其特征在于，所述极紫外泵浦探测光路包括：第二激光器、真空连接器和第一时间延迟系统；其中，第二激光器同时发出基频脉冲和极紫外激光脉冲，极紫外激光脉冲作为探测光通过真空连接器连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；基频脉冲作为泵浦光，在自由空间中经过第一时间延迟系统后进入真空连接器，再与极紫外激光脉冲合束后进入光电子显微镜。
4.如权利要求1所述的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统，其特征在于，所述波长可调谐泵浦探测光路包括：第三激光器、光学参量振荡器、倍频晶体、和频晶体、第二时间延迟系统和合束镜；其中，光学参量振荡器具有三个输出口，第一输出口输出基频脉冲，第二输出口输出倍频脉冲，第三输出口输出光学参量振荡的信号光，光学参量振荡器具有两种模式；光学参量振荡器在倍频模式下，第一输出口输出的基频脉冲经过倍频晶体产生倍频脉冲，再经过一个倍频高反介质镜将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过和频晶体产生和频脉冲，再依次经过一个和频高反介质镜、另一个倍频高反介质镜和近红外高反镜，分别将和频倍频和基频脉冲提取出来，其中和频脉冲经过第二时间延迟系统，与第二输出口输出的倍频脉冲通过合束镜，形成和频脉冲作为探测光，第二输出口的倍频脉冲作为泵浦光，或者基频脉冲本身产生的倍频脉冲和剩余的基频脉冲作为泵浦光；光学参量振荡器在光学参量振荡模式下，第一输出口输出的基频脉冲经过倍频晶体产生倍频脉冲，再经过一个倍频高反介质镜将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过和频晶体产生和频脉冲，和频脉冲经过第二时间延迟系统，与第三输出口输出的光学参量振荡的信号光经合束镜合束后，形成和频脉冲作为探测光，信号光作为泵浦光；通过翻转镜连接至光电子显微镜集成系统的正入射窗口或一个斜入射窗口。
5.一种如权利要求1所述的多激发光源光电子显微镜的超高时空分辨成像系统的成像方法，其特征在于，所述成像方法包括以下步骤：
1)极紫外泵浦探测光路通过真空连接器连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；周期级泵浦探测光路和波长可调谐泵浦探测光路通过各自的翻转镜分别连接至光电子显微镜集成系统的正入射窗口或另一个斜入射窗口；
2)根据样品材料和时间分辨率的要求，周期级泵浦探测光路、极紫外泵浦探测光路和波长可调谐泵浦探测光路之间切换：
a)周期级泵浦探测光路：
第一激光器发出超短激光脉冲，脉冲的宽度10fs以下，超短激光脉冲经过两对啁啾镜保持脉冲宽度，然后进入压电延迟系统；压电延迟系统由马赫-曾德尔干涉仪放在压电平移台上构成，马赫-曾德尔干涉仪中的第一分束镜将超短激光脉冲分束为泵浦脉冲和探测脉冲，经过压电平移台使泵浦脉冲与探测脉冲产生时间延迟后再经过第二分束镜，将泵浦脉冲和探测脉冲再次分束，反射的泵浦脉冲和透射的探测脉冲合束后进入相位检测器，用来获得时间延迟信息；透射的泵浦脉冲和反射的探测脉冲合束后作为泵浦光和探测光，经过楔形镜对通过翻转镜进入光电子显微镜集成系统的正入射窗口或一个斜入射窗口；
b)极紫外泵浦探测光路：
第二激光器同时发出基频脉冲和极紫外激光脉冲，极紫外激光脉冲作为探测光通过真空连接器连接至光电子显微镜集成系统的一个斜入射窗口；基频脉冲作为泵浦光，在自由空间中经过第一时间延迟系统后进入真空连接器，再与极紫外激光脉冲合束后进入光电子显微镜；
c)波长可调谐泵浦探测光路：
i.光学参量振荡器在倍频模式下，第一输出口输出的基频脉冲经过倍频晶体产生倍频脉冲，再经过一个倍频高反介质镜将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过和频晶体产生和频脉冲，再依次经过一个和频高反介质镜、另一个倍频高反介质镜和近红外高反镜，分别将和频倍频和基频脉冲提取出来，其中和频脉冲经过第二时间延迟系统，与第二输出口输出的倍频脉冲通过合束镜，形成和频脉冲作为探测光，第二输出口的倍频脉冲作为泵浦光，或者基频脉冲本身产生的倍频脉冲和剩余的基频脉冲作为泵浦光；
ii.光学参量振荡器在光学参量振荡模式下，第一输出口输出的基频脉冲经过倍频晶体产生倍频脉冲，再经过一个倍频高反介质镜将倍频脉冲提取出来；再与剩下的基频脉冲经过和频晶体产生和频脉冲，和频脉冲经过第二时间延迟系统，与第三输出口输出的光学参量振荡的信号光经合束镜合束后，形成和频脉冲作为探测光，信号光作为泵浦光；通过翻转镜连接至光电子显微镜集成系统的正入射窗口或一个斜入射窗口。
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