자유 전자 동조 검출에 의한 아토초 전자 현미경

초록 시간에 따라 정의된 전자 현미경은 아토초 영역에 도달하는 시간 해상도를 통해 나노 규모의 여기 상태 및 물질의 동적 상태를 추적하는 것을 목표로 합니다. 조명된 표본에서 주기적으로 변하는 전자기장이 자유 전자의 비탄성 산란을 유도하여 근접장 세기의 분광 이미징을 가능하게 합니다. 하지만 빛의 주기 내에서 나노 규모의 필드와 구조의 변화를 조사하려면 광학 위상에 대한 감도가 필요합니다. 여기서 우리는 높은 공간-시간 해상도에서 위상 해석된 광학 반응의 전자 현미경에 보편적으로 적용 가능한 방법으로 자유 전자 동조 검출을 소개합니다. 이 체계에서 위상 제어된 기준 상호작용은 자유 전자 파동 함수의 임의의 샘플 유도 변조를 추출하기 위한 국소 발진기로 작용합니다. 우리는 몇 나노미터의 공간 해상도와 서브 사이클의 시간 해상도로 플라스모닉 필드의 위상 해석 이미징을 통해 이 원리를 입증합니다. 위상 및 진폭 변조된 전자 빔에 대한 감도 덕분에, 자유 전자 동조 검출 측정은 선형 및 비선형 광학 편극, 원자 및 분자 공진, 아토초 변조된 구조 요소와 같은 다양한 미세한 원인으로부터 발생하는 약한 신호를 감지하고 증폭할 수 있게 될 것입니다.