研究目的
研究用于下一代超快电子源的牛眼等离子体透镜的设计、制备与表征，以实现高能电子脉冲在飞秒和纳米尺度上的时空同步约束。
研究成果
该研究表明，牛眼等离子体透镜可作为高亮度电子源，能够产生直径为纳米级、脉宽小于10飞秒的脉冲。这种透镜的几何设计可调节光电流和时间响应特性，使其适用于超快电子仪器领域的广泛应用。
研究不足
该研究受限于等离子体透镜的制造精度和表征技术的分辨率。潜在的优化方向包括提高透镜表面的光滑度以及几何参数的准确性。
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用于纳米尺度可调超快电子发射的等离子体透镜
DOI：10.1103/PhysRevApplied.12.054057
期刊：Physical Review Applied
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
将高能电子脉冲同时限制在飞秒时间和纳米空间尺度上，是科学界高度关注的研究课题——这类技术突破将对广泛的科学与工业应用产生深远影响。例如在超快电子散射领域，纳米级探针能够精确绘制具有纳米异质性的材料结构动力学图谱，从而揭示晶界与缺陷对宏观性能的影响机制。然而该领域的进展主要受限于电子源的亮度和尺寸。我们展示了面向下一代超快电子源的牛眼型等离激元透镜的设计、制备及光学表征。通过电磁模拟研究，我们揭示了光-等离激元耦合、等离激元传播、色散及共振效应之间的相互作用如何调控光发射电子脉冲的特性，并论证了通过几何设计调控脉冲时长与强度的可行性，预测可实现直径纳米级、脉宽低于10飞秒的电子脉冲。随后我们在金膜上制备了这类透镜，采用阴极荧光显微光谱技术表征其等离激元特性，证实其具备适用于超快纳米级光发射的优异性能。
作者：
Daniel B. Durham，Fabrizio Riminucci，Andrew M. Minor，Filippo Ciabattini，Stefano Cabrini，Daniele Filippetto，Andrea Mostacci
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