利用激光产生超短脉冲

在弗里德里希-亚力山大大学（FAU）的物理学家已经在电子脉冲光束的研究中进入了新的领域。他们提出的方法可以很快被用来开发适合于超短时间尺度的电子显微镜，如可用于观察原子的运动。

电子显微镜为研究者打开了一个全新的世界，现如今最先进的扫描和传输设备甚至可以成像单个原子。尽管达到如此高的分辨率，用恒定的电子束操作也有其缺点。

在超快速反应情形下，如断裂的化学键或原子的振动，不能用这种方法成像。由于这个问题，在最近几年，研究人员开始研究利用脉冲电子束技术的显微镜。“这就类似于频闪观测仪利用捕获连续重复的闪烁信号用于测试目标对象的运动情况，”Peter Hommelhoff教授解释道，他是弗里德里希-亚力山大大学激光物理学院的主席。“这一原理现已应用于电子脉冲中。”

激光受控电子

这项研究中一项特别挑战是产生尽可能短的脉冲，长度较短的电子“包”减少原子运动可以被成像的时间尺度。利用激光操纵电子流，他们已经成功地生产出一个长度为1.3 飞秒的电子包，一飞秒相当于一百万分之一秒的十亿分之一。

为了实现这一目标，物理学家必须在硅晶格的表面引导一束电子，它们将激光脉冲的光场叠加在两个部分上。Martin Kozák是Hommelhoff研究团队的一名成员，且是该研究论文的第一作者：“我们使用激光控制的周期场的频率和同步电子的速度。这使得电子获得或失去能量，我们可以从一个连续的光束中产生超短数据包。”

阿托秒范围内的脉冲

除此之外，控制电子的加速和减速，弗里德里希-亚力山大大学物理学家利用激光脉冲从一个倾斜的硅晶格中成功地横向偏转电子。电子在一个方向或另一个方向偏转，这取决于它们与激光场相互作用的确切时间。这种检测方法也被用于条纹相机，已经取得了在飞秒范围内的解决方案。该在埃朗根开展研究得出的方法，将最终实现阿秒范围或十亿分之一的十亿分之一秒的时间分辨率。而且条纹相机的一个实际应用是可用于观察光的传播。