高通量、高亮度、90 keV 超短脉冲电子束在 40 kHz

射频压缩的 keV 电子源用于超快电子衍射 (UED) 面临相互竞争的需求：短脉冲需要低电荷，而弱散射器又需要高通量；高重复频率有助于信号平均，但大多数系统在 $\lesssim$1 kHz 且检测效率低。我们演示了一个在 40 kHz 工作的 90 keV DC-RF 源，配合直接电子探测，同时解决了这些挑战。THz streaking 法获取在 370 aC 时脉冲持续时间为 97 $\pm$ 3 fs (FWHM)，在 2.8 fC 时为 114 $\pm$ 47 fs (FWHM)。独立表征的长期 $t_0$ 时间漂移，既通过压缩数据卷积分析又通过直接 THz streaking 测量，介于 65 - 95 fs (FWHM) 之间，这是已报告的 RF 系统中最低的之一。在低电荷 (17 aC) 时，我们报告了来自比较模拟与测量压缩数据的内在脉冲持续时间为 56 fs (FWHM)，这是 >16 aC keV UED 中最短的之一。此外，2.8 fC 电荷量结合 40 kHz 重复频率和直接探测，产生的可检测归一化吞吐量比现有 keV (MeV) 源高出一个 (三个到四个) 数量级。这使得对弱散射样品和因低横截面和长采集时间以前不实用的过程进行 UED 研究成为可能。