電子顯微鏡為研究者打開了一個全新的世界，現(xiàn)如今最先進(jìn)的掃描和傳輸設(shè)備甚至可以成像單個原子。盡管達(dá)到如此高的分辨率，用恒定的電子束操作也有其缺點。
在超快速反應(yīng)情形下，如斷裂的化學(xué)鍵或原子的振動，不能用這種方法成像。由于這個問題，在最近幾年，研究人員開始研究利用脈沖電子束技術(shù)的顯微鏡。“這就類似于頻閃觀測儀利用捕獲連續(xù)重復(fù)的閃爍信號用于測試目標(biāo)對象的運動情況，”Peter Hommelhoff教授解釋道，他是弗里德里希-亞力山大大學(xué)激光物理學(xué)院的主席。“這一原理現(xiàn)已應(yīng)用于電子脈沖中。”
激光受控電子
這項研究中一項特別挑戰(zhàn)是產(chǎn)生盡可能短的脈沖，長度較短的電子“包”減少原子運動可以被成像的時間尺度。利用激光操縱電子流，他們已經(jīng)成功地生產(chǎn)出一個長度為1.3 飛秒的電子包，一飛秒相當(dāng)于一百萬分之一秒的十億分之一。
為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，物理學(xué)家必須在硅晶格的表面引導(dǎo)一束電子，它們將激光脈沖的光場疊加在兩個部分上。Martin Kozák是Hommelhoff研究團(tuán)隊的一名成員，且是該研究論文的第一作者：“我們使用激光控制的周期場的頻率和同步電子的速度。這使得電子獲得或失去能量，我們可以從一個連續(xù)的光束中產(chǎn)生超短數(shù)據(jù)包。”
阿托秒范圍內(nèi)的脈沖
除此之外，控制電子的加速和減速，弗里德里希-亞力山大大學(xué)物理學(xué)家利用激光脈沖從一個傾斜的硅晶格中成功地橫向偏轉(zhuǎn)電子。電子在一個方向或另一個方向偏轉(zhuǎn)，這取決于它們與激光場相互作用的確切時間。這種檢測方法也被用于條紋相機(jī)，已經(jīng)取得了在飛秒范圍內(nèi)的解決方案。該在埃朗根開展研究得出的方法，將最終實現(xiàn)阿秒范圍或十億分之一的十億分之一秒的時間分辨率。而且條紋相機(jī)的一個實際應(yīng)用是可用于觀察光的傳播。
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