利用双弯消色差压缩器在 MeV 超快电子衍射中实现 50 飞秒分辨率
加速器物理
2020-04-22 v1 材料科学
原子与分子团簇
摘要
我们提出并演示了一种产生超短且超稳 MeV 电子束的新方案。在该方案中，由光阴极射频（rf）枪产生的电子束首先在其自身库仑力下膨胀，从而在束流纵向相空间中印入正能啁啾。随后束流穿过具有正纵向色散的双弯消色差磁体，其中束尾低能电子走更短路径从而追上束头，实现纵向聚束压缩。我们表明，在优化参数下，从电子源到压缩点的整个束流路径可做到等时，使电子束飞行时间不受 rf 幅度涨落影响。利用激光驱动 THz 偏转器，测得聚束后 20 fC 束流的束长与到达时间抖动分别约为 29 fs（FWHM）与 22 fs（FWHM）。如此超短且超稳的电子束使我们在 MeV 超快电子衍射中达到 50 飞秒（FWHM）分辨率，其中对应铋 A1g 模的 2.6 THz 晶格振荡在无需校正短期时间抖动与长期时间漂移下即被清晰观测。此外，得益于提升的时间分辨率与增加的电子通量，与声子耦合及衰减相关的振荡弱漫散射信号亦被清晰分辨。我们期望该技术在新兴的基于超短电子束的装置与应用中产生重大影响。
引用
@article{arxiv.2003.08046,
title = {Achieving 50 femtosecond resolution in MeV ultrafast electron diffraction with a double bend achromat compressor},
author = {Fengfeng Qi and Zhuoran Ma and Lingrong Zhao and Yun Cheng and Wenxiang Jiang and Chao Lu and Tao Jiang and Dong Qian and Zhe Wang and Wentao Zhang and Pengfei Zhu and Xiao Zou and Weishi Wan and Dao Xiang and Jie Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.08046},
year = {2020}
}
备注
Accepted for publication in Physical Review Leters