新突破！科學家創建典型的阿秒電子顯微鏡

　　【儀表網 儀表研發】電子顯微鏡，簡稱電鏡，英文名Electron Microscope(簡稱EM)，經過五十多年的發展已成為現代科學技術中不可缺少的重要工具。電子顯微鏡由鏡筒、真空裝置和電源柜三部分組成。
 

　　電子顯微鏡技術的應用是建立在光學顯微鏡的基礎之上的，光學顯微鏡的分辨率為0.2μm，透射電子顯微鏡的分辨率為0.2nm，也就是說透射電子顯微鏡在光學顯微鏡的基礎上放大了1000倍。
 

　　電子顯微鏡可深入了解物質的小細節，并可揭示例如材料的原子構型，蛋白質的結構或病毒顆粒的形狀。但是，自然界中的大多數材料并非一成不變，而是始終保持相互作用，移動和重塑。是常見的現象之一是光與物質之間的相互作用，這種相互作用在植物以及光學組件，太陽能電池，顯示器或激光中無處不在。這些相互作用，是由電子通過光波的場周期來回移動來定義的，發生在飛秒(10-15秒)甚至十億分之一秒(10-18秒，十億分之一秒的十億分之一秒)的超快速時間范圍內)。雖然超快電子顯微鏡可以提供飛秒過程的一些見解，但直到現在，阿秒還是不可能的，
 

　　現在，來自康斯坦茨大學和路德維希·馬克西米利安斯大學-慕尼黑大學的物理學家團隊成功地將透射電子顯微鏡與連續波激光器相結合，創建了典型的阿秒電子顯微鏡(A-TEM)。
 

　　調制電子束
 

　　康斯坦茨大學物理系光與物質研究小組組長，該研究的主要作者彼得·鮑姆教授解釋說：“光學，納米光子學或超材料中的基本現象發生在一秒的時間內，比光的周期短。” “為了能夠可視化光與物質之間的超快速相互作用，需要在光的振蕩周期以下的時間分辨率”。常規的透射電子顯微鏡使用連續電子束照亮標本并產生圖像。為了達到秒級的時間分辨率，鮑姆領導的團隊使用連續波激光的快速振蕩來及時調制顯微鏡內部的電子束。
 

　　超短電子脈沖
 

　　他們的實驗方法的關鍵是薄膜，研究人員用來打破激光波光學循環的對稱性。這導致電子快速連續地加速和減速。該研究的博士后研究員第一作者安德烈·里博夫說：“結果是，電子顯微鏡內部的電子束被轉換為一系列超短電子脈沖，比激光的光學周期短一半。” 與第一個激光束分離的另一個激光束用于激發感興趣的樣本中的光學現象。然后，超短電子脈沖探測樣品及其對激光的反應。通過掃描兩個激光波之間的光學延遲。
 

　　修改簡單，影響大
 

　　“我們方法的主要優勢在于，我們能夠在電子顯微鏡內部使用可用的連續電子束，而不必修改電子源。這意味著我們每秒擁有一百萬倍的電子，基本上是來源，這是任何實際應用的關鍵”，Ryabov繼續說道。另一個優點是，必要的技術修改相當簡單，不需要電子槍修改。
 

　　結果，現在有可能在整個時空成像技術范圍內實現亞秒分辨率，例如時間分辨全息術，波形電子顯微鏡或激光輔助電子光譜學等等。從長遠來看，阿秒電子顯微鏡可能有助于揭示復雜材料和生物物質中光物質相互作用的原子起源。