兩個(gè)激光器在空間和時(shí)間上進(jìn)行電子的控制
在一個(gè)電子顯微鏡中,電子由尖尖的金屬尖激發(fā)出,所以他們可以實(shí)現(xiàn)精度很高的操縱和控制。最近,這樣的金屬尖端也被用來作為產(chǎn)生X射線的高精度的電子源。來自維也納技術(shù)大學(xué)(維也納)的一組研究人員,與來自埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)(德國)的研究人員一起合作,已經(jīng)開發(fā)出一種相比以往具有更高精度控制的電子發(fā)射方法。在兩個(gè)激光脈沖 的幫助下,現(xiàn)如今有可能實(shí)現(xiàn)非常短的時(shí)間尺度上進(jìn)行電子流動(dòng)的開關(guān)切換。
只是針尖 “其基本的想法就像一個(gè)避雷針,”Christoph Lemell說(來自于維也納技術(shù)大學(xué))!搬樦車碾妶(chǎng)的最強(qiáng)處恰好在針的尖端。這就是為什么閃電總是擊中一根桿的尖端,正是同樣的原因,電子會(huì)留在一根針的頂端” 具有非常尖結(jié)構(gòu)的針,可以用現(xiàn)代的納米技術(shù)方法進(jìn)行制備。他們的尖端只有幾納米寬,所以在這一點(diǎn)上發(fā)射電子可實(shí)現(xiàn)很高的精度。此外,對(duì)于在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)上發(fā)射電子的控制也是重要的。 利用一種新的方法,這種對(duì)于時(shí)間上的控制已成為可能,即:“兩個(gè)不同的激光脈沖在金屬尖端發(fā)射,” 來自維也納技術(shù)大學(xué)的Florian Libisch解釋說。選擇這兩個(gè)激光器的顏色,使得這樣的一個(gè)激光的光子具有恰好兩倍于其它激光光子的能量。同時(shí),確保光波振蕩的完美的同步性也是十分重要的。 在計(jì)算機(jī)模擬的幫助下,維也納技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)能夠預(yù)測(cè),兩個(gè)激光脈沖之間微小的時(shí)間延遲可以作為一個(gè)“電子開關(guān)”。這一預(yù)測(cè)已經(jīng)由埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)的Peter Hommelhoff教授的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)上的證實(shí)。在這些實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,現(xiàn)在就有可能詳細(xì)了解這個(gè)過程了。 吸收光子 當(dāng)激光脈沖在金屬尖端發(fā)射時(shí),它的電場(chǎng)可以讓電子從金屬中裂開出來,這是一個(gè)眾所周知的現(xiàn)象。新的想法是,利用兩個(gè)不同的激光的組合可以用來在飛秒時(shí)間尺度上控制電子的發(fā)射。 有不同的方法可以使一個(gè)電子獲得足夠的能量離開金屬尖端:它可以吸收兩個(gè)來自高能量激光的光子或四個(gè)來自低能量激光的電子。這兩種機(jī)制都會(huì)有同樣的結(jié)果!熬拖裨陔p縫實(shí)驗(yàn)中的粒子,是同一時(shí)間兩個(gè)不同的路徑,電子可以同時(shí)參加兩個(gè)不同的過程,”來自維也納技術(shù)大學(xué)的Joachim Burgd?rfer教授說!氨举|(zhì)上不是必須選擇兩種可能性中的一種,兩者都是同樣真實(shí)且互相干擾! 通過仔細(xì)調(diào)整兩個(gè)激光器,它是可能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)量子物理過程是否相互放大的控制,這導(dǎo)致了電子發(fā)射的增加,或他們是否會(huì)相互抵消,那意味著幾乎沒有任何電子發(fā)射。這是一種簡(jiǎn)單有效的控制電子發(fā)射的方法。 這不僅是一種新的實(shí)現(xiàn)高能量電子實(shí)驗(yàn)的方法,這種新技術(shù)也打開了可實(shí)現(xiàn)X射線控制時(shí)代的大門!靶滦偷腦射線源已經(jīng)使用窄的金屬尖端陣列作為電子源實(shí)現(xiàn),”Lemell說!袄梦覀兊倪@種新方法,這些納米尖端可以恰好正確的方式被觸發(fā),并產(chǎn)生相干X射線輻射。” |