资料来源：

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

总结：

       物理学家设计了一个框架，科学家可以使用传统的扫描电子显微镜观察光和电子之间的相互作用。这种方法比目前使用的技术要便宜得多，而且可以进行更广泛的实验。

 

       研究人员在《Physical Review Letters.》上发表了他们的研究结果。

 

       量子计算机只是一个例子，说明了解光子和电子之间相互作用的基本过程是多么重要。结合超短激光脉冲，可以测量光子如何改变电子的能量和速度。到目前为止，这种光子诱导电子显微镜（PINEM）完全依赖于透射电子显微镜（TEM）。尽管它们具有精确定位单个原子的分辨率，但它们比扫描电子显微镜（SEM）贵得多，而且它们的样品室非常小，只有几立方毫米大小。

 

       将差异测量到一个整体的几十万分之一。

 

       激光物理系的研究人员现在已经成功地修改了传统的扫描电镜，以进行PINEM实验。他们设计了一种基于磁力的特殊光谱仪，该光谱仪直接集成到显微镜中。其基本原理是，磁场根据电子的速度将电子转向或多或少的程度。使用将电子碰撞转换为光的探测器，可以准确读取该偏差。该方法允许研究人员测量能量的最小变化，其差值仅为原始值的几十万分之一，足以区分单个光能量子（光子）的贡献。

 

图：超快扫描电镜中的量子相干电子-光耦合

 

       未来可能进行更广泛的实验

       Erlangen物理学家的发现在很多方面都是开创性的。从经济角度来看，能够在不使用TEM的情况下研究光子-电子相互作用，这需要花费数百万欧元，可以使研究更容易进行。此外，由于SEM室的体积通常高达20立方厘米，现在可以进行更广泛的实验，因为可以将透镜、棱镜和镜子等其他光学和电子元件直接放置在样品旁边。研究人员预计，几年后，微观量子实验的整个领域将从TEM转移到SEM。

 

[1] R. Shiloh, T. Chlouba, P. Hommelhoff. Quantum-Coherent Light-Electron Interaction in a Scanning Electron Microscope. Physical Review Letters, 2022; 128 (23) DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.235301