(19)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)人南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室謝明遠(yuǎn)李夢(mèng)鈺周舟務(wù)所(普通合伙)44900專利代理師鄭鋼GO1N21/63(2006.0本發(fā)明涉及一種海洋腐蝕原初過程的探測真空室管道傳輸作為洋腐蝕原初過程探測的用于探測的脈沖光束，另一束4mJ在真空室外傳輸反射的XUV光束進(jìn)行光譜色散后進(jìn)入CCD檢測器21.一種海洋腐蝕原初過程的探測方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一、搭建三個(gè)真空室并用真空管道連接，組成海洋腐蝕原初過程探測系統(tǒng)，真空室的最小壓力為10-9Torr,第三個(gè)真空室內(nèi)設(shè)有放置樣品的樣品機(jī)構(gòu)，并配備CCD探測器；步驟二、通過脈沖放大器產(chǎn)生重復(fù)頻率為1kHz、單脈沖能量6mJ、脈寬35fs、中心波步驟三、將中心波長800nm,脈沖能量為6mJ的超快飛秒激光束進(jìn)行分束，一束2mJ進(jìn)入真空室管道傳輸作為洋腐蝕原初過程探測的用于探測的脈沖光束，另一束4mJ在真空室外傳輸作為泵浦脈沖光束；進(jìn)入真空管道內(nèi)的800nm、2mJ的激光脈沖通過焦距為70cm的透鏡聚焦到長度為40cm,充滿75Torr壓力的氖氣的氣室中，并于氖氣相互作用實(shí)現(xiàn)高次諧波產(chǎn)生，產(chǎn)生的高次諧波波長在XUV波段，光子能量范圍36-72eV,并進(jìn)入第一真空室繼續(xù)傳輸，產(chǎn)生的XUV波段的高次諧波即作為海洋腐蝕原初過程探測系統(tǒng)的探測光束，在真空室外傳輸?shù)?mJ泵浦脈沖光束經(jīng)過BB0晶體對(duì)其進(jìn)行倍頻，產(chǎn)生400nm的泵浦脈沖激光，該波長與所探測的金屬能夠產(chǎn)生躍遷共振；步驟四、泵浦光束和探測光束都入射到第三真空室內(nèi)樣品機(jī)構(gòu)的樣品上，之后擋住泵步驟五、使用像差校正凹面可變線間隔光柵將從樣品反射的XUV光束進(jìn)行光譜色散后測量樣品表面的透射率、反射率或吸收的變化，來監(jiān)測樣品在泵浦光激發(fā)后的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋腐蝕原初過程的探測方法，其特征在于，探測光穿過靶材的時(shí)間晚于泵浦光到達(dá)靶材的時(shí)間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋腐蝕原初過程的探測方法，其特征在于，XUV波段的探測光束從第一真空室進(jìn)入第二真空室，在第二真空室內(nèi)通過環(huán)形鏡將光束聚焦到第三真空室的樣品表面。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種海洋腐蝕原初過程的探測方法，其特征在于，XUV波段的探測光束在樣品上的入射角相對(duì)于表面法線為82°,樣品上的光束尺寸(FWHM)在切向軸和矢狀軸上的分別為1.01±0.02mm和0.137±0.002mm。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海洋腐蝕原初過程的探測方法，其特征在于，400nm泵浦光束以相對(duì)于樣品表面法線70°的角度入射到樣品上，泵浦面積為2.43mm2。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的一種海洋腐蝕原初過程的探測方法，其特征在于，完成一次探測后，樣品機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其上的樣品進(jìn)行平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)，更換不同的探測點(diǎn)。3技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及激光探測領(lǐng)域，尤其涉及一種海洋腐蝕原初過程的探測方法。背景技術(shù)[0002]相對(duì)于外界環(huán)境，光潔的金屬表面通常都處于熱力學(xué)非穩(wěn)定態(tài)。一旦與環(huán)境溶液接觸，金屬表面就會(huì)發(fā)生皮秒時(shí)間尺度的腐蝕-自愈合過程，表面金屬原子從基體剝離形成金屬離子導(dǎo)致腐蝕發(fā)生，而表面化合物的形成及氧化物的演化引發(fā)金屬表面的自愈合過程。金屬表層氧化物的致密度及其與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度決定了金屬腐蝕過程的快慢。致密的氧化物表面膜能夠在金屬基體和溶液環(huán)境之間形成一層隔離帶，緩解甚至阻止金屬的[0003]因此，金屬腐蝕過程的預(yù)防和表面自愈合過程的干預(yù)是緩解甚至阻止金屬再腐蝕過程的關(guān)鍵，也是深入探究應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、氫脆腐蝕和縫隙腐蝕等腐蝕機(jī)理的切入點(diǎn)。大量數(shù)據(jù)表明，金屬的腐蝕會(huì)形成嚴(yán)重的安全隱患，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究金屬腐蝕-自愈合過程中固/液界面的變化具有非常重大的科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。[0004]然而，受限于研究技術(shù)手段的發(fā)展，目前對(duì)于金屬腐蝕-自愈合過程中固/液界面變化的原位研究報(bào)道并不多，常用的表面技術(shù)研究手段如X射線光電子能譜(XPS)、低能電子衍射(LEED)等需要在高真空環(huán)境下進(jìn)行，很難開展原位實(shí)驗(yàn)，更普通意義上的拉曼光譜，由于需要信號(hào)增強(qiáng)、高度的研究體系選擇性和較低的時(shí)間分辨率(毫秒，ms),限制了這一技術(shù)在金屬腐蝕-自愈合過程中固/液界面變化研究中的應(yīng)用，具有高時(shí)空分辨率的飛秒和頻光譜(FS-SFG)由于較窄的原子對(duì)振動(dòng)敏感性，很難捕捉到在金屬腐蝕-自愈合過程中固/液界面變化的反應(yīng)信號(hào)，近年來出現(xiàn)的常壓X射線光電子能譜(AP-XPS)、X射線駐波+X射線光電子能譜(SWAPPS)和白光X射線吸收譜(DXAFS),實(shí)現(xiàn)了對(duì)固/液界面變化過程的原位檢測，但這些方法需要依托龐大的同步輻射裝置，很難開展超快的原位檢測，為此，發(fā)展能夠在超快的時(shí)間尺度(fs)上原位檢測金屬腐蝕-自愈合過程中固/液界面變化的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段，極為迫切。[0005]腐蝕全過程中fs-ms的過程如圖1所示，海洋腐蝕原初過程伴隨著化學(xué)鍵的形成和斷裂、結(jié)構(gòu)相變、電子振轉(zhuǎn)和輸運(yùn)、多自由度相互作用等物理和化學(xué)反應(yīng)，這些過程均發(fā)紋相機(jī)等均無法探測到fs階段，因此亟需設(shè)計(jì)一種能夠探測到fs階段的海洋腐蝕原初過程的探測方法。發(fā)明內(nèi)容[0006]本發(fā)明的目的是提供一種海洋腐蝕原初過程的探測方法，采用飛秒泵浦探測技術(shù)，將一束飛秒脈沖激光作為泵浦激光用于激發(fā)材料，另一束脈沖激光作為探測光穿過泵浦激光輻照靶材的區(qū)域后進(jìn)入到成像或接收裝置；其中，探測光穿過靶材的時(shí)間晚于泵浦光到達(dá)靶材的時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)對(duì)超快現(xiàn)象的探測，時(shí)間分辨率能夠達(dá)到fs級(jí)別，能夠很好的探4測海洋腐蝕的原初過程。[0007]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種海洋腐蝕原初過程的探測方步驟一、搭建三個(gè)真空室并用真空管道連接，組成海洋腐蝕原初過程探測系統(tǒng)，真空室的最小壓力為10-9Torr,第三個(gè)真空室內(nèi)設(shè)有放置樣品的樣品機(jī)構(gòu)，并配備CCD探測步驟二、通過脈沖放大器產(chǎn)生重復(fù)頻率為1kHz、單脈沖能量6mJ心波長800nm的超快飛秒激光；步驟三、將中心波長800nm,脈沖能量為6mJ的超快飛秒激光束進(jìn)行分束，一束2mJ進(jìn)入真空室管道傳輸作為洋腐蝕原初過程探測的用于探測的脈沖光束，另一束4mJ在真空室外傳輸作為泵浦脈沖光束；進(jìn)入真空管道內(nèi)的800nm、2mJ的激光脈沖通過焦距為70cm的透鏡聚焦到長度為40cm,充滿75Torr壓力的氖氣的氣室中，并于氖氣相互作用實(shí)現(xiàn)高次諧波產(chǎn)生，產(chǎn)生的高次諧波波長在XUV波段，光子能量范圍36-72eV,并進(jìn)入第一真空室繼續(xù)傳輸，產(chǎn)生的XUV波段的高次諧波即作為海洋腐蝕原初過程探測系統(tǒng)的探測光束，在真空室外傳輸?shù)?mJ泵浦脈沖光束經(jīng)過BBO晶體對(duì)其進(jìn)行倍頻，產(chǎn)生400nm的泵浦脈沖激光，該波長與所探測的金屬能夠產(chǎn)生躍遷共振；步驟四、泵浦光束和探測光束都入射到第三真空室內(nèi)樣品機(jī)構(gòu)的樣品上，之后擋住泵浦光束，只讓探測光束入射到樣品上；步驟五、使用像差校正凹面可變線間隔光柵將從樣品反射的XUV光束進(jìn)行光譜色散后進(jìn)入CCD檢測器上，同時(shí)將反射的泵浦光束收集，以防止任何雜散光到達(dá)CCD檢測器；通過測量樣品表面的透射率、反射率或吸收等光學(xué)性質(zhì)的變化，來監(jiān)測樣品在泵浦光激發(fā)后的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。[0008]優(yōu)選的，探測光穿過靶材的時(shí)間晚于泵浦光到達(dá)靶材的時(shí)間。[0009]優(yōu)選的，XUV波段的探測光束從第一真空室進(jìn)入第二真空室，在第二真空室內(nèi)通過環(huán)形鏡將光束聚焦到第三真空室的樣品表面。[0010]優(yōu)選的，XUV波段的探測光束在樣品上的入射角相對(duì)于表面法線為82°,樣品上的光束尺寸(FWHM)在切向軸和矢狀軸上的分別為1.01±0.02mm和0.137±0.002mm。[0011]優(yōu)選的，400nm泵浦光束以相對(duì)于樣品表面法線70°的角度入射到樣品上，泵浦面[0012]優(yōu)選的，完成一次探測后，樣品機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其上的樣品進(jìn)行平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)，更換不同的探測點(diǎn)。[0013]基于超強(qiáng)激光的新型光源能夠產(chǎn)生亮度與同步輻射相比擬的脈沖長度在飛秒尺測量金屬腐蝕界面的散射和能量色散線吸收譜，在百飛秒時(shí)間尺度上，原位檢測金屬腐蝕-自愈合過程中金屬/溶液界面的元素組成、結(jié)構(gòu)特征和化學(xué)特性的變化，建立金屬原子從金屬基體進(jìn)入溶液形成金屬離子的過程模型、金屬氧化物的形成及其在金屬基體表面的附著和生長模型、金屬基體腐蝕過程中點(diǎn)蝕的萌生及其擴(kuò)展模型。[0014]本發(fā)明的技術(shù)效果為：51、采用飛秒泵浦探測技術(shù)，將一束飛秒脈沖激光作為泵浦激光用于激發(fā)材料，另一束脈沖激光作為探測光穿過泵浦激光輻照靶材的區(qū)域后進(jìn)入到成像或接收裝置；其中，探測光穿過靶材的時(shí)間晚于泵浦光到達(dá)靶材的時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)對(duì)超快現(xiàn)象的探測，時(shí)間分辨率能夠達(dá)到fs級(jí)別，能夠很好的探測海洋腐蝕的原初過程。[0015]2、泵浦光束照射樣品表面引起材料內(nèi)部電子、聲子等微觀粒子的激發(fā)和弛豫，能夠在樣品機(jī)構(gòu)中完成樣品表面的海水附著，能夠更好的模擬出海洋腐蝕的原初過程。附圖說明[0016]圖1為腐蝕全過程中fs-ms的過程圖。[0017]圖2為探測手段的時(shí)間分辨率示意圖。[0018]圖3為探測系統(tǒng)圖。[0019]圖4為樣品機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖5為滴水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0021]圖6為收放結(jié)構(gòu)的示意圖。[0022]圖7為圖6中B-B的剖視圖。[0023]圖8為載樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0024]圖9為載樣調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖。具體實(shí)施方式[0026]為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。實(shí)施例1[0027]一種海洋腐蝕原初過程的探測方法，包括如下步驟：步驟一、搭建三個(gè)真空室并用真空管道連接，組成海洋腐蝕原初過程探測系統(tǒng)，大致如圖3所示，真空室的最小壓力為10-9Torr,第三個(gè)真空室內(nèi)設(shè)有放置樣品的樣品機(jī)構(gòu)，并配備CCD探測器；步驟二、通過脈沖放大器產(chǎn)生重復(fù)頻率為1kHz、單脈沖能量6mJ、脈寬35fs、中心波長800nm的超快飛秒激光；步驟三、將中心波長800nm,脈沖能量為6mJ的超快飛秒激光束進(jìn)行分束，一束2mJ進(jìn)入真空室管道傳輸作為洋腐蝕原初過程探測的用于探測的脈沖光束，另一束4mJ在真空室外傳輸作為泵浦脈沖光束；進(jìn)入真空管道內(nèi)的800nm、2mJ的激光脈沖通過焦距為70cm的透鏡聚焦到長度為40cm,充滿75Torr壓力的氖氣的氣室中，并于氖氣相互作用實(shí)現(xiàn)高次6諧波產(chǎn)生，產(chǎn)生的高次諧波波長在XUV波段，光子能量范圍36-72eV,并進(jìn)入第一真空室繼續(xù)傳輸，產(chǎn)生的XUV波段的高次諧波即作為海洋腐蝕原初過程探測系統(tǒng)的探測光束，XUV波段的探測光束從第一真空室進(jìn)入第二真空室，在第二真空室內(nèi)通過環(huán)形鏡將光束聚焦到第三真空室的樣品表面；在真空室外傳輸?shù)?mJ泵浦脈沖光束經(jīng)過BB0晶體對(duì)其進(jìn)行倍頻，產(chǎn)生400nm的泵浦脈沖激光，該波長與所探測的金屬能夠產(chǎn)生躍遷共振；步驟四、泵浦光束和探測光束都入射到第三真空室內(nèi)樣品機(jī)構(gòu)的樣品上，探測光穿過靶材的時(shí)間晚于泵浦光到達(dá)靶材的時(shí)間，且XUV波段的探測光束在樣品上的入射角相對(duì)于表面法線為82°,樣品上的光束尺寸(FWHM)在切向軸和矢狀軸上的分別為1.01±0.02mm和0.137±0.002mm;400nm泵浦光束以相對(duì)于樣品表面法線70°的角度入射到樣品上，泵浦面積為2.43mm2,之后擋住泵浦光束，只讓探測光束入射到樣品上；步驟五、使用像差校正凹面可變線間隔光柵將從樣品反射的XUV光束進(jìn)行光譜色散后進(jìn)入CCD檢測器上，同時(shí)將反射的泵浦光束收集，以防止任何雜散光到達(dá)CCD檢測器；通過測量樣品表面的透射率、反射率或吸收等光學(xué)性質(zhì)的變化，來監(jiān)測樣品在泵浦光激發(fā)后的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。實(shí)施例2[0028]相比實(shí)施例1,完成一次探測后，通過樣品機(jī)構(gòu)移動(dòng)樣品，每移動(dòng)一次，進(jìn)行一次探實(shí)施例3[0029]相比實(shí)施例2,在進(jìn)行多點(diǎn)探測的過程中，每次探測時(shí)，調(diào)整泵浦光束和探測光束實(shí)施例4[0030]相比實(shí)施例1,具體公開了樣品機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖4-5所示，樣品機(jī)構(gòu)，包括樣品箱1,樣品箱1內(nèi)設(shè)置有用于放置樣品板3的載樣裝置2和滴水裝置7,樣品箱1的一側(cè)設(shè)置有激發(fā)接口4和探測接口5,滴水裝置7包括樣品箱1上部開設(shè)有連通口，連通口的上部連接有三通接頭11,三通接頭11的其他兩個(gè)接口分別用于抽氣和滴水，抽氣的接口連接抽真空泵12,滴水的接口配合有封堵蓋13,樣品箱1的內(nèi)上板上設(shè)置有與連通口配合的滴水接頭14,滴水接頭14連接有滴水軟管15,滴水軟管15的下端連接有滴水頭16,且滴水頭16為金屬重管，且滴水頭16連接有拉繩17,拉繩17的上端與樣品箱1內(nèi)的收放結(jié)構(gòu)18連接。[0031]樣品箱1打開，將樣品板3放置到載樣裝置2上，之后再閉合樣品箱1,之后打開封堵蓋13,從三通接頭11的滴水接口滴入海水(或者是具有海水腐蝕性質(zhì)的水液),由于滴水頭16為金屬重管，因此拉繩17無作用力的情況下，滴水軟管15為豎直狀態(tài)，海水會(huì)從上至下落入到樣品板3上，使樣品板3處于海水腐蝕的狀態(tài)，之后通過收放結(jié)構(gòu)18對(duì)拉繩17進(jìn)行收卷，使滴水頭16上升，如此滴水軟管15處于弧形狀態(tài)，之后再閉合封堵蓋13,然后再通過抽真空泵12啟動(dòng)，從三通接頭11往樣品箱1內(nèi)抽氣，而隨著抽真空的進(jìn)行，樣品空間會(huì)形成真空環(huán)境，將滴水軟管拉成弧形，能夠避免干涉到激光探測，完成上述樣品的海水模擬后，進(jìn)行實(shí)施例1的探測操作。實(shí)施例57[0032]相比實(shí)施例4,本實(shí)施例對(duì)收放結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體限定，具體如圖7-8所示，所述收放結(jié)構(gòu)18包括安裝在樣品箱1上部的收放電機(jī)20,收放電機(jī)20連接有收放筒21,拉繩17的一端固定在收放筒21上，所述收放電機(jī)20安裝在收放安裝架19上，收放安裝架19通過螺栓安裝在樣品箱1的內(nèi)壁，收放電機(jī)20的轉(zhuǎn)軸與收放筒21之間通過收放卡緊螺栓22連接。[0033]在本實(shí)施例中，收放結(jié)構(gòu)通過收放安裝架19整體安裝到樣品箱1的側(cè)上壁，之后再將拉繩17固定到收放筒21上，之后通過收放電機(jī)20帶動(dòng)收放筒21轉(zhuǎn)動(dòng)，如此即可實(shí)現(xiàn)拉繩17的收放，同樣的，本申請(qǐng)的收放結(jié)構(gòu)，可以通過拆卸收放卡緊螺栓22的方式將收放筒21和收放電機(jī)20的輸出軸拆開。實(shí)施例6[0034]如圖8-9所示，本實(shí)施例具體記載了載樣裝置2的結(jié)構(gòu)，載樣裝置2包括設(shè)置在樣品箱1內(nèi)的樣品安裝座32,樣品安裝座32上設(shè)置有載樣調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，樣品板3安裝在載樣調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)上，且通過載樣調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)使樣品板3上不同的部位與探測激光和激發(fā)激光配合，樣品安裝座32上安裝有防水罩33,且防水罩33處于樣品板3的下部并圍住載樣調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述載料調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)包括載樣調(diào)節(jié)電機(jī)34,載樣調(diào)節(jié)電機(jī)34驅(qū)動(dòng)有載樣調(diào)節(jié)絲桿35,載樣調(diào)節(jié)絲桿35套接配合有載樣調(diào)節(jié)活動(dòng)塊37,載樣調(diào)節(jié)活動(dòng)塊37與載樣安裝座32上設(shè)置的載樣調(diào)節(jié)滑軌36配合，載樣調(diào)節(jié)活動(dòng)塊37上設(shè)置有載樣調(diào)節(jié)座38,載樣調(diào)節(jié)座38上設(shè)置有載樣旋轉(zhuǎn)電機(jī)39,載樣旋轉(zhuǎn)電機(jī)39連接有載樣旋轉(zhuǎn)座40,樣品板3固定在載樣旋轉(zhuǎn)座40上，所述樣品板3的下方通過螺栓安裝有樣品支架31,樣品支架31為倒錐形，且樣品支架31的下部為平板并處于載樣旋轉(zhuǎn)座40上，載樣旋轉(zhuǎn)座40的中心設(shè)置有載樣螺桿42,且載樣螺桿42穿過樣品支架31的下部平板，并通過載樣鎖緊螺母43將樣品支架31鎖緊在載樣旋轉(zhuǎn)座40上，所述載樣旋轉(zhuǎn)座下部開設(shè)有環(huán)形的載樣限位槽，所述載樣調(diào)節(jié)座38上設(shè)置有載樣限位桿41,且載樣限位桿41的上部插入到載樣限位槽，且插入到載樣限位槽的部位為弧形，并與載樣限位槽相切配合。[0035]本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)主要是用于樣品板的多點(diǎn)探測，即調(diào)節(jié)樣品板的位置，同時(shí)也能配合滴水結(jié)構(gòu)使樣品板上更好的附著海水，樣品板3在放入到載樣裝置時(shí)，先通過螺栓將樣品支架31安裝到樣品板的下部，之后再將樣品支架31被載料螺桿42穿過，樣品支架31被載樣旋轉(zhuǎn)座40支撐，之后再通過載樣鎖緊螺母43將樣品支架31鎖緊在載樣旋轉(zhuǎn)座40上，完成樣品板3的安裝后，在滴水時(shí)，通過載樣旋轉(zhuǎn)電機(jī)39帶動(dòng)載樣旋轉(zhuǎn)座40轉(zhuǎn)動(dòng)，如此即可帶動(dòng)樣品板3轉(zhuǎn)動(dòng)，滴落在樣品板3上的液體會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可以使樣品板3所有部位均接觸到液體，同時(shí)逸出的液體則是在離心作用下甩出的，因此更加不會(huì)進(jìn)入到防水罩中；在完成一個(gè)點(diǎn)的激光探測后，需要換一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行激光探測，如此需要調(diào)節(jié)樣品板3的位置，具體是通過載樣調(diào)節(jié)電機(jī)34帶動(dòng)載樣調(diào)節(jié)絲桿35移動(dòng)，如此即可帶動(dòng)載樣旋轉(zhuǎn)電機(jī)39橫向移動(dòng)，再配合載樣旋轉(zhuǎn)電機(jī)39帶動(dòng)載