超快电子显微镜成像的光发射电子气的瞬态透镜效应
等离子体物理
2020-07-15 v1 光学
摘要
理解和控制超快非平衡载流子动力学在（量子）科学与技术的众多领域中具有根本重要性。在此，我们通过铜表面在真空中的双光子光发射产生三维热电子气。我们利用超快电子显微镜记录了皮秒—纳秒时间尺度上后续电子动态的影像。在瞬态库仑爆炸之后，后续动态的特征是电子气由扁球形向长球形的快速形状转变，以及物镜磁场内异常周期性且长寿命的电子回旋振荡。在此状态下，振荡电子的集体行为引起瞬态的平均场透镜效应以及图像中的显著畸变。我们推导了电子气透镜随时间变化的焦距的解析表达式，并进行了数值电子动态与探针图像模拟，以确定库仑自场与镜像电荷的作用。该工作为直接可视化二维电子气材料内的回旋振荡，以及阐明可能有益于高亮度电子与 X 射线源发展的电子/等离子体动态与性质铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2001.01389,
title = {Transient lensing from a photoemitted electron gas imaged by ultrafast electron microscopy},
author = {Omid Zandi and Allan E Sykes and Ryan D Cornelius and Frank M Alcorn and Brandon Zerbe and Phillip M Duxbury and Bryan W Reed and Renske M van der Veen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.01389},
year = {2020}
}