Unsupervised anomaly detection in MeV ultrafast electron diffraction
本文提出一种无监督方法，通过卷积自编码器计算衍射图案的重建均方误差，用于检测和去除异常图案，实验表明该方法在低误报率下有效。
2026-03-13 cs.LG physics.ins-det
Implementation and performance of a fiber-coupled CMOS camera in an ultrafast reflective high-energy electron diffraction experiment
本文将光纤耦合CMOS相机TemCam-XF416集成到超高真空超快反射高能电子衍射装置中，相比MCP探测器实现了高一个数量级的空间分辨率、30%的倒易空间分辨率提升、4倍动态范围且无blooming效应，并解决了光学泵浦实验中的光敏性问题。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Multi-Objective Bayesian Active Learning for MeV-ultrafast electron diffraction
针对MeV超快电子衍射中电子束特性优化耗时且依赖人工调谐的问题，提出多目标贝叶斯主动学习方法，高效搜索参数空间并绘制Pareto前沿，以较少测量次数实现多目标同时优化。
2024-05-04 physics.acc-ph physics.ins-det
A modular table-top setup for ultrafast X-ray diffraction
本文介绍了一种基于Cu Kα激光等离子体X射线源的模块化台式超快X射线衍射装置，通过预脉冲优化和Montel-Helios多层镜实现高光子通量，并利用电离室归一化实现高灵敏度，可进行飞秒时间分辨及多晶衍射测量。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Non-invasive time-sorting in radio-frequency compressed ultrafast electron diffraction
我们展示了一种非侵入性的时间排序方法，用于超快电子衍射（UED）实验与射频（rf）压缩电子束。我们表明，电子束能量和到达时间在射频压缩后的样品是强相关的，这样的到达时间抖动可以通过测量的束能量进行校正。该方法需要最小的变化，大多数的UED机器的基础设施，是适用于千电子伏和兆电子伏UED。在我们使用~3 MeV束流的实验中，射频压缩后的定时抖动被校正到35 fs均方根（rms）精度，受限于3 × 10 ^-4的能量稳定性。对于具有高能量稳定性的keV UED，时间排序的亚10 fs精度应该是容易实现的。这种时间排序技术使我们能够检索2.5太赫兹振荡相关的相干A1 g声子在激光激发的铋薄膜和扩展的时间分辨率的UED的制度远远超过100-200 fs均方根抖动的限制。
2021-05-08 physics.acc-ph physics.atm-clus physics.ins-det
Ultrafast Electron Diffraction: Visualizing Dynamic States of Matter
自从发现电子波的二象性以来，电子散射仪器已经发展成为揭示物质原子结构的一系列强有力的技术。除了检测平衡结构中的局部晶格变化之外，最近的研究工作一直致力于实现长期追求的实时可视化物质动态演化的梦想。超快时间尺度下的原子行为携带着关于相变和化学反应动力学的关键信息，材料和分子中电子和核自由度的耦合，结构，功能和先前隐藏的亚稳态或非平衡态之间的相关性。超快电子脉冲在这一科学努力中起着至关重要的作用，它们的产生受到超快激光和粒子加速器技术的快速技术进步的促进。这篇评论总结了过去几十年来在这一领域的显着发展。本文介绍了超快电子束的物理和技术，着重介绍了与超快电子衍射（UED）实验最相关的优值。我们讨论了最近的发展，在产生，操纵和表征的超短电子束，旨在提高这些测量的综合时空分辨率。从原子物质的电子散射的基本原理和理论框架，从固态和气相样品检索动态结构信息进行了描述，连同基本的实验技术和几个里程碑式的作品。超快电子探针的能力不断提高，结合其他互补的光子或光谱方法，具有巨大的潜力，彻底改变我们在原子尺度上观察和理解能量和物质的能力。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.acc-ph
Local photo-mechanical stiffness revealed in gold nanoparticles supracrystals by ultrafast small-angle electron diffraction
我们证明，高度有序的二维晶体的配体覆盖的金纳米粒子显示出高的固体，如石墨的局部光机械刚度。在非平衡电子衍射实验中，飞秒激光脉冲在薄膜中引起了强烈的温度跳跃。初始电子激发将能量传递到底层结构自由度，其速率通常与材料的刚度成比例。利用飞秒小角电子衍射，我们观察到了与最近邻纳米颗粒距离相关的衍射特征的时间演化。特别地，发现辛硫醇封端的纳米颗粒超晶体的Debye-Waller衰变出乎意料地快，几乎与已知的最硬的固体一样快，并且通过相同的技术观察到，即石墨。我们的观察揭示，在一个致密的超分子组装的局部刚度可以创建范德华相互作用的水平相当的结晶系统，其特征在于共价键。
2018-08-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Order/disorder dynamics in a dodecanethiol-capped gold nanoparticles supracrystal by small-angle ultrafast electron diffraction
在金属纳米颗粒（NP）超晶体中，金属核提供一些关键特性，例如磁化、等离子体响应或导电性，配体分子产生其他特性，例如溶解性、组装或与生物分子的相互作用。这些超晶体的形成取决于许多力之间复杂的相互作用，一些来自核心，一些来自配体。目前，还没有已知的方法来表征局部秩序的配体分子或其动力学与原子空间分辨率。在这里，我们开发了一种基于小角度超快电子衍射结合角度互相关分析的方法来表征二维超晶体的十二硫醇涂层金纳米颗粒。我们检索的配位体的静态排列，表明在平衡时，他们为了在一个优先取向的NP表面上，并在整个二维超晶体。在光激发时，位置的无序诱导的超晶体，而其整体均匀性是令人惊讶地发现，瞬时增加。这表明，瞬态退火的超晶体发生在几皮秒（ps）。这种方法将使纳米组装材料的动态结构特性的系统研究，含有轻元素，相关的生物应用。
2016-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Low-dispersion low-loss dielectric gratings for efficient ultrafast laser pulse compression at high average powers
我们已经开发出低色散（1480 l/mm），无共振，衍射光栅的介电材料耐飞秒激光损伤$(SiO_{2}/HfO_{2})$。用能制作对角线达1 m的光栅的设备制作了直径为14 cm的样品，在λ = 810 nm处的平均衍射效率为99.1%，均匀性为0.4%。这些光栅在面外几何结构中压缩30 fs脉冲的实现可以导致压缩器效率为~ 95%。测得的激光吸收比目前的超快拍瓦级压缩器光栅低500倍，这将使这些激光系统的平均功率处理能力大幅增加。
2018-11-06 physics.ins-det physics.optics
Multi-scale time-resolved electron diffraction: A case study in moiré materials
本文使用混合像素阵列直接电子探测器对WSe$_2$/MoSe$_2$二维异质双层进行超快电子衍射实验，实现了从飞秒到秒的连续时间分辨率，成功解析了莫尔超晶格结构并绘制了热传输机制。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Relativistic ultrafast electron diffraction at high repetition rates
本文介绍HiRES装置，通过融合相对论电子与MHz级高重复频率电子源，大幅提升UED平均束流电流，并展示其在固态与气相样品微纳衍射测量中的应用潜力。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.ins-det
Ultrafast Relativistic Electron Nanoprobes
电子散射的前沿之一是将超快时间分辨率与高度局域化的探针相结合，以研究微结构对材料性能的作用。在这里，利用前所未有的平均亮度的APEX电子枪提供相对论电子脉冲在高重复率，我们第一次展示了超快相对论电子束的产生与皮米级发射度和它们的能力，以探测纳米尺度的功能与复杂的微观结构的材料。在样品平面上，APEX光束通过基于永磁体四极杆的自定义真空透镜系统紧密聚焦，并且通过刀口技术跟踪其在腰部周围的演变，从而精确重建光束形状和局部密度。然后，我们使用聚焦光束通过关联衍射和成像模态来表征Ti-6 wt\% Al多晶样品，展示了以亚微米精度定位晶界和映射相邻晶域的能力。这项工作为超快电子仪器提供了一个新的范例，展示了产生具有超小横向相空间体积的相对论光束的能力，从而实现了相对论超快电子纳米衍射和超快扫描透射电子显微镜等新的表征技术。
2019-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.app-ph
High brightness ultrafast Transmission Electron Microscope based on a laser-driven cold-field emission source: principle and applications
我们报道了一种基于激光驱动冷场发射源的超快透射电子显微镜的研制。我们首先描述的仪器，然后报告激光驱动的电子发射的数值模拟。这些模拟预测的时间和光谱特性的飞秒电子脉冲中产生的超快电子源。然后，我们讨论的影响，有助于这些电子脉冲的空间，时间和光谱展宽的传播过程中，从电子源的样品，最后的电子显微镜的检测器。然后，在电子/光子互相关实验的基础上检测的电子能量增益的光谱时间特性的特征。最后，我们说明了这种仪器的超快电子全息和超快电子衍射的潜力。
2019-11-10 physics.ins-det physics.optics
Megahertz cycling of ultrafast structural dynamics enabled by nanosecond thermal dissipation
本研究通过定制样品支撑结构实现纳秒级热耗散，解决了超快电子显微镜中分辨率与对比度的权衡问题，使电荷密度波转变能在2 MHz重复频率下可逆驱动与探测，扩展了结构动力学的高分辨率研究能力。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Development of a high brightness ultrafast Transmission Electron Microscope based on a laser-driven cold field emission source
我们报道了一种基于冷场发射源的超快透射电子显微镜的研制，它可以在直流或超快模式下工作。钨纳米尖端的电子发射由飞秒激光脉冲触发，飞秒激光脉冲由集成在靠近阴极的冷场发射源内的光学部件紧密聚焦。定量测定了电子探针的性能（亮度、角电流密度、稳定性）。测量的亮度是迄今为止UTEM报道的最大亮度。给出了利用超短电子脉冲进行成像、衍射和光谱学研究的实例。最后，通过在离轴配置中使用超短电子脉冲进行电子全息术来说明该仪器的潜力。
2017-11-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Super-resolution femtosecond electron diffraction reveals electronic and nuclear dynamics at conical intersections
本研究结合兆电子伏超快电子衍射与超分辨实空间反演算法，在1,3-环己二烯开环反应中以亚埃精度解析两个锥形交叉附近的电子与核瞬态动力学。
2025-07-25 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.ins-det
Ultrafast transmission electron microscopy using a laser-driven field emitter: femtosecond resolution with a high coherence electron beam
介绍了第一台由场发射阴极局域光电发射驱动的超快透射电子显微镜的研制。我们描述的仪器，光电发射器的概念和实现的定量电子束参数的实施。哥廷根UTEM为超快TEM建立了一个新的源，它采用了肖特基发射器的纳米局域线性光电发射，从而实现了从连续波到飞秒脉冲模式的自由可调时间结构的操作。利用这种发射机制，我们实现了聚焦束径为9 μ m，脉宽为200 fs，能量宽度为0.6 eV的超快电子显微镜记录脉冲特性。我们说明的可能性进行超快成像，衍射，全息和光谱与此仪器，并讨论利用强激光场和自由电子束之间的量子相干相互作用的机会。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
