Elektronenpulse für neue Elektronenmikroskope

Forscher am ultraschnellen Transmissions-Elektronenmikroskop (Foto: mpinat.mpg.de)

Göttingen (pte016/13.10.2023/11:58) - Forscher des Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften ( https://www.mpinat.mpg.de/de )haben einen "energetischen Fingerabdruck" sich abstoßender Elektronen identifiziert, bei dem die Verteilung der Geschwindigkeiten charakteristisch für deren jeweilige Anzahl ist. Ein auf dieser Basis entwickeltes Verfahren könnte die Leistung etablierter Elektronenmikroskope steigern und neue Messverfahren auf Grundlage gekoppelter Elektronen ermöglichen.

Ultrakurze Pulse am Start

"Elektronen in einem Strahl sind zufällig verteilt, und so kann man auch die von Coulomb-Kräften eingebrachten Ungenauigkeiten nicht kontrollieren", sagt Erstautor Rudolf Haindl. Werden aber die Elektronen mit einem Laser in Form ultrakurzer Pulse erzeugt, entstehen dabei auch Pakete mit genau zwei, drei oder vier Elektronen. Die Elektronen liegen dabei zeitlich und räumlich so nah beieinander, dass sie miteinander wechselwirken.

Mithilfe eines Spektrometers und eines speziellen Detektors wird der Energieaustausch zwischen Elektronen in einem Puls sichtbar. "Je nachdem, wie viele Elektronen in einem Puls sind, stoßen die Elektronen sich verschieden stark ab. Dadurch konnten wir für jede Anzahl an Elektronen im Puls einen spezifischen energetischen Fingerabdruck ermitteln", verdeutlicht Haindl das Verfahren.

Für Grundlagenforschung

Das neu entwickelte Verfahren macht die Mehrelektronenzustände für Messungen in Elektronenmikroskopen nutzbar. "Wir haben ein Konzept ausgearbeitet, mit dem wir zukünftig Elektronenpulse mit einer festgelegten Elektronenzahl erzeugen können. Dieses kann maßgeblich die Leistung verschiedener Elektronenmikroskope für die Grundlagenforschung oder für technologische Entwicklungen steigern", so Co-Autor Armin Feist.

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