Сверхбыстрая электронная дифракция - Ultrafast electron diffraction

Сверхбыстрая электронная дифракция (UED) - экспериментальный метод накачки-зондирования, основанный на сочетании оптической спектроскопии накачки-зондирования и электронная дифракция. UED предоставляет информацию о динамических изменениях структуры материалов. В методе UED фемтосекундный (fs) лазерный оптический импульс возбуждает (перекачивает) образец в возбужденное, обычно неравновесное состояние. Импульс накачки может вызывать химические, электронные или структурные переходы. Через конечный интервал времени на образец падает фс-импульс электронов. Электронный импульс подвергается дифракции в результате взаимодействия с образцом. Затем дифракционный сигнал регистрируется прибором для счета электронов, например, камерой CCD. В частности, после того, как электронный импульс дифрагирует от образца, рассеянные электроны образуют дифракционную картину (изображение) на ПЗС-камере. Этот шаблон содержит структурную информацию об образце. Регулируя разницу во времени между приходом (к образцу) пучков накачки и зондирующих лучей, можно получить серию дифракционных картин в зависимости от различных разностей времени. Ряды дифракционных данных могут быть объединены для создания движущегося изображения изменений, которые произошли в данных. UED может обеспечить динамику носителей заряда, атомов и молекул.

Производство электронного импульса Электронные импульсы производятся в процессе фотоэмиссии, в котором оптический импульс fs направлен на фотокатод. Если падающий лазерный импульс имеет соответствующую энергию, электроны будут выбрасываться из фотокатода в результате процесса, известного как фотоэмиссия.

Сжатие электронных импульсов Как правило, используются два метода сжатия электронных импульсов, чтобы избежать расширения ширины импульса из-за кулоновского отталкивания. Генерация сверхкоротких электронных пучков с большим потоком была относительно простой, но длительность импульса менее пикосекунды оказалась чрезвычайно сложной из-за эффектов пространственного заряда. Взаимодействие пространственного заряда усиливается с ростом заряда сгустка и быстро увеличивает длительность импульса, что привело к очевидному неизбежному компромиссу между сигналом (заряд сгустка) и временным разрешением в экспериментах по сверхбыстрой дифракции электронов (UED). Радиочастотное сжатие (RF) стало ведущим методом уменьшения расширения импульса в экспериментах с UED.

Источники

  • Шринивасан, Рамеш; Лобастов, Владимир А .; Жуань, Чонг-Ю; Зеваил, Ахмед Х. (2003). «Сверхбыстрая электронная дифракция (UED): новая разработка для четырехмерного определения переходных молекулярных структур». Helvetica Chimica Acta. 86 (6): 1761. Дои:10.1002 / hlca.200390147.