基于确定性单离子源的显微镜

我们通过将确定性地从 Paul 阱中提取的激光冷却 $^{40}$Ca$^+$ 离子作为透射成像的探针粒子，实现了一种单粒子显微镜。我们演示了离子聚焦，其分辨率为 5.8$\;\pm\;$1.0$\,$nm，且在焦平面上束流位置的最小二样本偏差为 1.5$\,$nm。与传统的泊松源相比，即使与不完美的探测器结合使用，确定性源也能产生高得多的信噪比。通过提取事件对探测器信号进行门控，将暗计数抑制了 6 个数量级。我们实现了一种用于显微镜的 Bayes 实验设计方法，以最大化空间信息的增益。我们通过仅使用 579 个探针粒子将 1$\,\mu$m 圆孔结构的位置确定到 2.7$\,$nm 的精度，从而演示了该方法。