超快电子衍射高亮度光电子束线中的点对点库仑效应

为提高超快电子衍射与显微的空间和时间分辨率，正积极寻求超高亮度光电阴极以改善电子束品质。束流动力学代码常以平均场空间电荷近似库仑相互作用，这在传统束流中是良好近似。然而，此类光电阴极产生的冷而稠密束流中，点对点库仑效应（如无序诱导加热与 Boersch 效应）不可忽略。本文引入两种新数值方法，在点对点相互作用模型下计算光电阴极镜像电荷的重要效应。借助精确的镜像电荷模型，我们计算了点对点相互作用对两条用于超快衍射的高亮度光发射束线的影响。第一条束线使用 200 keV 枪，第二条使用 5 MeV 枪，均在单发衍射体制下运行，每脉冲 $10^5$ 个电子。假定光发射温度为零，结果表明，相较于平均场模拟，计入随机库仑效应使这些束线的最终发射度增加逾 2 倍，峰值横向相空间密度降低逾 3 倍。随后我们引入一种利用对关联函数计算无序诱导加热释放能量的方法。发现该无序诱导加热能量标度非常接近静止超冷等离子体的理论结果，且其占平均场模拟以上发射度增长的过半。