ジッターのない超高速電子回折技術に向けて

原子や分子や固体の中の原子核や電子のダイナミクスのストロボ可視化には、超高速のポンプパルスおよびプローブパルスと、この2つの完璧に近い同期が必要である。今回我々は、電子バンチ継続時間と到達時間ジッターを、名目上フェムト秒未満レベルに減らす、3 MeV超高速電子回折プローブ技術を開発したことを報告する。この単純な構成は、無線周波数光電子銃と90°アクロマチックベンドを使い、ほぼジッターのない条件が得られるように設計されている。テラヘルツストリーキング測定によって、電荷が0.6 pCと大きく、到達時間ジッターが7.8 fsであっても、電子バンチ継続時間が25 fsであることが明らかになった。到達時間ジッターは、測定精度によってのみ制限される。光励起されたビスマス薄膜のポンプ・プローブ測定から、装置応答関数は31 fsと決定された。この先駆的なジッターフリー技術は、原子、分子、固体におけるアト秒現象の超高速電子回折への道を開く。