利用超快电子探针诊断受激拉曼散射静电波的数值模拟

利用二维粒子模拟程序EPOCH验证了超快电子束探针诊断受激拉曼散射产生的静电波的可行性。结果表明,电子束探针穿过静电波电场后会在电子束探针的横向上产生密度调制,密度调制呈周期性分布且沿静电波的传播方向移动,密度调制的波数对应静电波的波数且移动速度对应静电波的相速度,因此特定条件下可用于反推电子的温度、密度等信息。在诊断静电波的过程中,电子束探针的束长必须小于静电波的波长或者诊断设备的曝光时间必须小于静电波的周期。本研究提供了一种新型的直接诊断静电波和电子温度、密度的方法,对于推动受激拉曼散射等激光等离子体不稳定性的实验研究具有重要意义。

近红外飞秒激光作用下金膜中的超快电子动力学

利用超快泵浦探测技术,研究了近红外飞秒强激光脉冲作用下,金膜中的超快电子动力学过程。研究发现,800 nm飞秒激光激发后,金膜的瞬态反射率存在一个下降过程。通过对金膜的瞬态反射率光谱进行分析和模拟,发现主要是自由电子弛豫和带间双光子跃迁这两种电子动力学过程综合作用的结果。利用双温模型,模拟了800 nm飞秒激光作用下金膜的温度弛豫和瞬态反射率变化过程,理论计算结果与实验结果符合良好。

超快时间分辨光电子显微镜技术及应用

光电子显微镜是一种基于光电效应的电子显微镜,利用样品不同空间位置光电子产量的差异作为图像衬度进行投影成像。其成像速度快、空间分辨率高、探测无损伤等特点和优势,在表面科学、表面等离激元学、半导体学等学科有着广泛应用。另外,结合超快光泵浦探测技术为光电子显微镜提供了高时间分辨能力,特别适用于高时空分辨的动力学过程研究。时间分辨光电子显微镜是具备多维度直观测量的技术方法,为研究人员开辟了新的道路。文章首先简要回顾电子显微成像技术的发展,然后介绍在表面等离激元学和半导体物理领域中应用光电子显微镜的最新进展,最后介绍北京大学最近建设的超快光电子显微镜系统和相关研究工作及展望。

X射线自由电子激光及其在超快结构动力学研究中的应用

微观尺度的超快动力学研究主要关注电子和原子核的动态过程,对测量方法的时空分辨率有非常高的要求.近年来迅速发展的X射线自由电子激光(X-ray Free Electron Laser,XFEL)具有飞秒脉冲、高亮度、全相干等特点,为超快动力学研究提供了亟需的装置,已经在物理、材料、化学和生命科学等领域取得了一系列革命性突破.本文结合实际应用体系,介绍了基于XFEL探测超快动力学的三类主要方法,即X射线吸收/发射光谱、非晶态样品的X射线散射和晶体样品的X射线衍射.除了探测装置,超快动力学的研究还需要高效的泵浦方法才能更好地启动结构演化,然后再与XFEL检测方法紧密结合,从而观测体系高时空分辨的超快动力学过程,帮助研究人员全面理解该动力学过程的微观机制.对于生物大分子,尤其是感光分子体系,基于XFEL的超快动力学研究为揭示其超快动力学过程和分子机制提供了新的思路和线索.