江蘇省激光產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟企鵝號(hào)

長(zhǎng)三角G60激光聯(lián)盟導(dǎo)讀

維也納大學(xué)和西根大學(xué)的研究人員展示了一項(xiàng)顛覆性的技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)，結(jié)合電子顯微鏡和激光技術(shù)的新技術(shù)使電子束的可編程任意成形成為可能。它可以潛在地用于優(yōu)化電子光學(xué)和自適應(yīng)電子顯微鏡，*大限度地提高靈敏度，同時(shí)*小化光束引起的損傷。這項(xiàng)結(jié)果發(fā)表在雜志《PRX》上。

當(dāng)光線通過湍流或致密物質(zhì)時(shí)，例如地球大氣層或一毫米厚的組織，標(biāo)準(zhǔn)成像技術(shù)在成像質(zhì)量上受到很大限制。因此，科學(xué)家將變形鏡放置在望遠(yuǎn)鏡或顯微鏡的光路中，從而抵消了不希望出現(xiàn)的影響。這種所謂的自適應(yīng)光學(xué)在天文學(xué)和深組織成像方面取得了許多突破。

維也納大學(xué)*近的實(shí)驗(yàn)表明，光（紅色）可以用于任意形狀的電子束（黃色），為電子顯微鏡和計(jì)量學(xué)開辟了新的可能性。

然而，盡管在材料科學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)的許多應(yīng)用中都需要電子光學(xué)，但電子光學(xué)還沒有達(dá)到這種控制水平。在電子光學(xué)中，科學(xué)家使用電子束而不是光來成像原子分辨率的結(jié)構(gòu)。通常，靜態(tài)電磁場(chǎng)用于控制和聚焦電子束。

實(shí)驗(yàn)裝置：自由空間中電子的可編程有質(zhì)運(yùn)動(dòng)偏轉(zhuǎn)。

在PRX上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，維也納大學(xué)（物理學(xué)院和Max Perutz實(shí)驗(yàn)室）和西根大學(xué)的研究人員現(xiàn)在表明，使用排斥電子的高強(qiáng)度、形狀的光場(chǎng)，幾乎可以任意偏轉(zhuǎn)電子束。1933年，Kapitza和Dirac首次預(yù)測(cè)了這種效應(yīng)，隨著高強(qiáng)度脈沖激光器的出現(xiàn)，首次實(shí)驗(yàn)證明（Bucksbaum等人，1988年，F(xiàn)reimund等人，2001年）成為可能。

維也納的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在利用了這種塑造光線的能力。在改進(jìn)的掃描電子顯微鏡中，激光脈沖由空間光調(diào)制器整形，并與反向傳播的同步脈沖電子束相互作用。這使得可以按需壓印電子波的橫向相移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束的控制。

質(zhì)動(dòng)機(jī)電子-光相互作用。

通過創(chuàng)建凸面和凹面電子透鏡以及生成復(fù)雜的電子強(qiáng)度分布，展示了這種創(chuàng)新技術(shù)的潛力。正如這項(xiàng)研究的主要作者M(jìn)arius Constantin Chirita Mihaila所指出的那樣：“我們用激光束在電子波的橫向相位上書寫。我們的實(shí)驗(yàn)為具有數(shù)千個(gè)可編程像素的脈沖電子顯微鏡的波前整形鋪平了道路。未來，電子顯微鏡的部分部件可能由光制成?！?/span>

使用CMOS測(cè)量的目標(biāo)強(qiáng)度（比例尺33??μm），然后再去木質(zhì)化（5×）至IP。

與其他競(jìng)爭(zhēng)性電子成形技術(shù)相比，該方案是可編程的，并避免了損耗、非彈性散射和材料衍射元件退化引起的不穩(wěn)定性。維也納大學(xué)研究小組負(fù)責(zé)人Thomas Juffmann補(bǔ)充道：“我們的整形技術(shù)可以在脈沖電子顯微鏡中進(jìn)行像差校正和自適應(yīng)成像。它可以用來調(diào)整顯微鏡，使其適應(yīng)所研究的標(biāo)本，從而很大限度地提高靈敏度?！?/span>

來源：Transverse Electron-Beam Shaping with Light, PHYSICAL REVIEW X, 10.1103/PhysRevX.12.031043

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