論文の概要: Coherently amplified ultrafast imaging in a free-electron interferometer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.04877v1
- Date: Mon, 8 May 2023 17:20:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-09 13:33:34.135264
- Title: Coherently amplified ultrafast imaging in a free-electron interferometer
- Title（参考訳）: 自由電子干渉計におけるコヒーレント増幅超高速イメージング
- Authors: Tomer Bucher, Harel Nahari, Hanan Herzig Sheinfux, Ron Ruimy, Arthur
Niedermayr, Raphael Dahan, Qinghui Yan, Yuval Adiv, Michael Yannai, Jialin
Chen, Yaniv Kurman, Sang Tae Park, Daniel J. Masiel, Eli Janzen, James H.
Edgar, Fabrizio Carbone, Guy Bartal, Shai Tsesses, Frank H.L. Koppens,
Giovanni Maria Vanacore, and Ido Kaminer
- Abstract要約: 我々は,光誘起電子変調法を用いてコヒーレント増幅効果を示すアルゴリズムに基づく顕微鏡手法を提案する。
六方晶窒化ホウ素膜からなるマイクロドラム中の2次元偏光子波束のサブサイクル時間ダイナミクスを可視化した。
実験では、従来の電子近接場イメージングと比較して、近接場信号の20倍のコヒーレント増幅を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3368868435582981
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Accessing the low-energy non-equilibrium dynamics of materials with
simultaneous spatial and temporal resolutions has been a bold frontier of
electron microscopy in recent years. One of the main challenges is the ability
to retrieve extremely weak signals while simultaneously disentangling amplitude
and phase information. Here, we present an algorithm-based microscopy approach
that uses light-induced electron modulation to demonstrate the coherent
amplification effect in electron imaging of optical near-fields. We provide a
simultaneous time-, space-, and phase-resolved measurement in a micro-drum made
from a hexagonal boron nitride membrane, visualizing the sub-cycle
spatio-temporal dynamics of 2D polariton wavepackets therein. The
phase-resolved measurement reveals vortex-anti-vortex singularities on the
polariton wavefronts, together with an intriguing phenomenon of a traveling
wave mimicking the amplitude profile of a standing wave. Our experiments show a
20-fold coherent amplification of the near-field signal compared to
conventional electron near-field imaging, resolving peak field intensities of
~W/cm2 (field amplitude of few kV/m). As a result, our work opens a path toward
spatio-temporal electron microscopy of biological specimens and quantum
materials - exciting yet sensitive samples, which are currently difficult to
investigate.
- Abstract（参考訳）: 空間分解能と時間分解能を同時に持つ材料の低エネルギー非平衡ダイナミクスへのアクセスは、近年の電子顕微鏡における大胆なフロンティアとなっている。
主な課題の1つは、振幅と位相情報を分離しながら非常に弱い信号を取り出す能力である。
本稿では,光誘起電子変調を用いて光近接場の電子イメージングにおけるコヒーレント増幅効果を示すアルゴリズムに基づく顕微鏡法を提案する。
六方晶窒化ホウ素膜から作製したマイクロドラム中の時間,空間,位相を同時に測定し,その2次元偏光子波束の時空間変動を可視化した。
位相分解測定により、ポラリトン波面上の渦反渦特異点と、定常波の振幅プロファイルを模倣する走行波の興味深い現象が明らかになった。
実験では,従来の電子近接場イメージングに比べて20倍の近接場信号のコヒーレント増幅を行い,~w/cm2のピーク場強度(電界振幅数kv/m)を解消した。
その結果, 生体試料と量子材料の時空間電子顕微鏡化への道を開くことができた。
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