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天博体育官网维也纳大学：用激光灯塑造和构图电子梁

挑战

DR。托马斯·乔夫曼（Tho天博体育官网s Juff天博体育官网nn）是维也纳大学（奥地利）的副教授，其研究小组的重点是在光和电子显微镜中开发新的成像技术，该技术“最大程度地提高了从每个检测到的探针粒子中提取的信息”。这项研究涵盖了理论研究，多通显微镜，自适应光学和光学近场电子显微镜。

DR。 Juff天博体育官网官网官网nn解释说，近年来，显微镜和天文学中的光学技术都从使用空间光调节器和自适应光学元件（如空间光调节器）操纵光子的能力中受益匪浅。电子显微镜能够提供有关各种样品的独特高分辨率数据，但是它并未从对电子的巧妙控制水平中受益。但是，朱夫曼（Juff天博体育官网官网官网nn）的小组和西根大学（University of Siegen）的合作者刚刚发表的研究[1]展示了现在的可能性，对众多科学学科的脉冲电子显微镜和计量学有潜在的巨大影响。 Juff天博体育官网官网官网nn引用的潜在示例包括相显微镜或Ptychography的对比度增强，例如在观察固体中的相位转变时。

解决方案

Juff天博体育官网nn及其同事决定专注于为此目的使用Ponderomotive效应，弱散射效应首先由Kapitza和Dirac [2]预测。 Bucksbaum等人最终观察到了效果。 1988年第一次，由于它们使用了脉冲激光[3]，后来又由Freimund等人。在一个美丽的实验中，该实验表明电子脉冲从驻光波上衍射[4]。乔夫曼（Juff天博体育官网nn）的团队着手利用这种基本机制来操纵电子光束，从未有过。

它如何工作？浮力力是指电子在振荡电磁场中的运动，例如强度不一致的光束。这种力使电子从高强度区域转移到低强度区域。 Juff天博体育官网nn知道它可以提供一种用光操纵电子的方法。但是，这也是需要非常高的光强度的弱效果。因此，他的小组着手使用飞秒激光器和空间光调节器创建必然的强烈场模式。

实验室配备了A摩纳哥1035 Ultrafast天博体育官网，它是这些实验的理想光源。 Juff天博体育官网nn解释说：“短（<300 fs）脉冲宽度和高（40 µJ）脉冲能量的组合为我们当前的实验提供了足够的峰值功率，以及未来的电子图案中具有更多像素的将来设置。他还引用了激光的可靠性作为优势，在他的实验室运行近4年中没有停机时间。

结果

在Juff天博体育官网nn设置中，Beamsplitter拾取了激光强度的几％。这聚焦在金属尖端上，以形成一系列电子，然后将其加速为准束。激光束的其余部分由空间光模块化在与电子束相互作用以反传播布置相互作用之前。该图说明了这种方法创建任意电子光束形状的能力几乎所有几何和细节：这显示了由电子束辐照的磷光屏幕的图像，该图像已被操纵以创建各种模式，包括“笑脸”。

Juff天博体育官网nn指出，与其他电子操纵技术相比，这种新方法是可以编程的，并且避免了由于材料衍射元素的退化而导致的损失，无弹性散射和潜在的不稳定性。结果，将来电子显微镜的一部分可能包括光学调整。天博体育官网rius Mihaila，博士学位Juff天博体育官网nn实验室中的学生总结说：“我们的塑形技术可以在脉冲电子显微镜中获得成功的像差校正和自适应成像。它可用于将您的显微镜调整为您所研究的样品以最大程度地提高敏感性。”

参考

MCC Mihaila等人，横向天博体育官网梁用光形状，物理修订版x 12，031043（2022）。https：//doi.org/10.1103/physrevx.12.031043
P.L。 Kapitza和P.A.M.狄拉克（Dirac），来自立灯波的天博体育官网的反射。 Proc。卡姆布。菲尔。 Soc。 29，297–300（1933）。
P.H。 Bucksbaum等人，高强度Kapitza – Dirac效应。物理。莱特牧师。 61，1182–1185（1988）。
Freimund等。 Al，观察Kapitza-Dirac效应，自然，413，142-143（2001）。

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