库仑相互作用诱导的抖动放大效应

发布日期: 2018-01-08   作者:  浏览次数: 106

      基于泵浦探测的超快电子衍射技术是一种可比实现飞秒时间分辨和亚纳米空间分辨的新型超快探测技术。该技术利用一束飞秒激光脉冲激发样品,在不同时间延迟下,另一束超短电子脉冲衍射样品的瞬态结构变化,从而实现对于凝聚态物理及化学反应动力学中非平衡态等超快结构动力学的探测。由于电子脉冲中电子之间存在着库仑相互作用,电子脉冲的时间宽度会被展宽,因此国际上绝大多数课题组的电子脉冲时间分辨能力被限制在100 fs左右。孙真荣老师课题组采用目前国际主流的射频压缩技术对电子脉宽进行压缩,搭建了基于射频压缩的超快电子衍射系统,首次提出并证明了射频压缩高亮度电子源超快电子系统中的抖动放大效应。

       同步抖动是射频压缩电子束技术的难点,对系统的时间分辨能力有重要影响,也是该领域面临的巨大挑战。整个衍射系统的时间分辨能力不仅受激光-射频同步系统影响,还可能受到电子束传输的影响,尤其是针对后者的研究,一直没有给出清晰的物理图像和定量的解释。孙真荣老师课题组结合脉宽压缩实验,软件模拟和数值分析提出并证明了电子束压缩过程中存在抖动放大效应,即在电子束的传输中,电子间库仑相互作用放大了激光-射频的同步抖动,使得最终系统的抖动是激光-射频同步抖动的2.3倍(基于本实验系统),对该效应的不可完全抑制性和广泛存在性给出了清晰的物理图景,并进一步给出了抑制抖动放大效应改进方案,填补了该领域的一个盲区。他们提出的抖动放大因子是一个定量描述库仑相互作用影响的数值,可用于评价电子束的压缩质量。值得注意的是,该放大效应还会显著影响测量所得结构动力学的时间精度,需要在后期的数据处理中引起足够的重视。