奧地利和德國的研究人員提出了使用高強度的短鐳射脈衝來調控電子束輪廓的新方法，能夠應用於掃描電子顯微鏡，透過校正像差來提高電子顯微鏡的解析度。

近年來，自適應光學技術受到來自天文學、深層組織成像和其他涉及可見光應用的關注。自適應光學的思想是透過可程式設計元件修改光的波前，以精確補償由湍流環境或緻密材料的存在引起的失真，從而提高影象解析度。

圖1：強鐳射脈衝（紅色）調控電子束（黃色）輪廓。

將自適應手段從光束引入到電子束的優勢是，由於電子束的波長非常短，因此更高解析度的成像和觀測。目前調控電子束波前的方法有，利用圖案化薄膜，並使用奈米加工來調整電勢和靜磁勢，以及透過阿秒鐳射脈衝場塑造電子束。

然而，迄今為止的所有方法都削弱了光束質量，這是因為存在衍射或非彈性散射的副作用。

奧地利維也納大學和德國錫根大學的研究人員進行的最新工作依賴於一種被稱為有質動力的現象。該現象早在1930年代被首次提出，這種相互作用涉及一個不均勻的振盪電磁場，它改變了電子的相位，從而改變了運動。實現該過程需要仔細地將電子與足夠高強度鐳射相結合。

維也納大學的Thomas Juffmann團隊使用了改進的超快掃描電子顯微鏡和飛秒紅外脈衝鐳射作為光源。

他們將脈衝分為兩束，其中強度較低的部分，經過四倍頻後從金屬尖端產生電子源，然後，高能量的部分來產生有質動力。他們還使用了空間光調製器來調控光強度變化分佈，以及對電子的調控。

隨著電子束和鐳射束沿著真空室內的一個平面向前匯聚，光強度的變化轉化為電子波前相位的調製，調製的畫素大小為4。3m，考慮到塑造一個畫素所需的能量和每個鐳射脈衝的總能量，本裝置原則上可以生成1，600個畫素點。

Juffmann表示，他們的光束整形過程中透過新增不同的相位可以產生凸面和凹面電子透鏡，前者施加的相移在光束軸上呈二次方減小，而後者導致相移呈二次方增加，傳統的技術只能產生凸透鏡，新方法和其相比更加靈活。

更重要的是，該過程是可程式設計的，從而能夠產生經過設計的任意形狀的光束。研究人員使用反向傳播技術計算出空間光調製器所需的相位變化，以產生獨特的光束形狀，例如散光以及三葉形和彗形像差。他們還使用了更復雜的Gerchberg-Saxton演算法進行20次迭代來生成笑臉形狀。

研究人員表示此項工作實現了使用數百個可單獨定址的畫素對電子波前進行無損整形。新方案可用於校正脈衝電子顯微鏡中的任意像差，即有可能在沒有散射、亞孔徑衍射和能量損失的情況下實現更高的解析度。

（文章來源：網際網路，目的在於傳遞資訊，提供專業服務。）