Ultrarychlá elektronová difrakce - Ultrafast electron diffraction

Ultrarychlá elektronová difrakce (UED) je experimentální metoda pumpa-sonda založená na kombinaci optické spektroskopie pumpa-sonda a elektronová difrakce. UED poskytuje informace o dynamických změnách struktury materiálů. V technice UED femtosekundový (fs) laserový optický puls vzrušuje (pumpuje) vzorek do vzrušeného, ​​obvykle nerovnovážného stavu. Impuls čerpadla může vyvolat chemické, elektronické nebo strukturní přechody. Po konečném časovém intervalu na vzorek dopadá elektronový puls fs. Elektronový puls prochází difrakcí v důsledku interakce se vzorkem. Difrakční signál je následně detekován přístrojem pro počítání elektronů, jako je CCD kamera. Konkrétně poté, co se elektronový puls z difrakce ze vzorku, rozptýlené elektrony vytvoří difrakční obrazec (obraz) na CCD kameře. Tento vzor obsahuje strukturální informace o vzorku. Nastavením časového rozdílu mezi příchodem (u vzorku) paprsků čerpadla a sondy lze získat řadu difrakčních obrazců jako funkci různých časových rozdílů. Řadu difrakčních dat lze zřetězit, aby se vytvořil film o změnách, ke kterým v datech došlo. UED může poskytnout velké množství dynamiky na nosičích nábojů, atomech a molekulách.

Výroba elektronových pulsů Elektronové pulsy jsou produkovány procesem fotoemise, při kterém je optický puls fs směrován k fotokatoda. Pokud má dopadající laserový puls příslušnou energii, budou elektrony vyhozeny z fotokatody procesem známým jako fotoemise.

Elektronová pulzní komprese Obecně se ke kompresi elektronových pulzů používají dvě metody, aby se překonala expanze šířky pulzu v důsledku Coulombova odpuzování. Generování ultrakrátkých elektronových paprsků s vysokým tokem bylo relativně přímé, ale trvání pulzu pod pikosekundou se ukázalo jako extrémně obtížné kvůli účinkům prostorového náboje. Interakce prostorového náboje se zvyšují v intenzitě s hromadným nábojem a rychle působí na prodloužení doby trvání pulsu, což vedlo ke zjevně nevyhnutelnému kompromisu mezi signálem (hromadný náboj) a časovým rozlišením v experimentech ultrarychlé elektronové difrakce (UED). Objevila se vysokofrekvenční (RF) komprese, která má přední metodu snižování pulzní expanze v experimentech UED.

Zdroje

  • Srinivasan, Ramesh; Lobastov, Vladimir A .; Ruan, Chong-Yu; Zewail, Ahmed H. (2003). „Ultrarychlá elektronová difrakce (UED): nový vývoj pro 4D stanovení přechodných molekulárních struktur“. Helvetica Chimica Acta. 86 (6): 1761. doi:10.1002 / hlca.200390147.