超快速电子光学：飞秒电子束的传播动态

时间分辨电子衍射在以原子级细节解析最快化学过程方面具有巨大潜力。实现化学反应的实时观察的主要障碍与将短电子脉冲以足够的电子密度输送到样品相关。本文通过N体数值模拟和平均场模型研究了光电子枪漂移区内飞秒电子束的传播动态。结果发现，空间电荷效应可以将电子脉冲的长度扩展到其原始长度的许多倍，并在短短几纳秒内产生数电子伏特的动能带宽。N体模拟和平均场模型在空间电荷诱导的时间性和动能分布扩展方面有良好一致性。数值模拟还显示电子束内的电子重新分布导致脉冲包络的变化以及空间线性轴向速度分布的形成。这些结果对于时间分辨电子衍射实验的解释具有重要意义（或有潜力影响），并可用于设计具有数百飞秒时间分辨率的光电子枪和条纹管。