Европейские физики модернизировали электронный микроскоп, добавив в него систему коррекции волнового фронта луча с помощью лазерного излучения. Они не только смогли реализовать таким образом собирающую и рассеивающую электронную линзу, но и наделили луч более сложными поперечными шаблонами, например, смайликом. Эта технология может быть полезна в качестве аддитивной электронной оптики для борьбы с аберрациями в электронных микроскопах.

Исследование опубликовано в Physical Review X.

Изобретение электронного микроскопа совершило революцию во множестве отраслей науки и техники, чувствительных к знанию о микроскопическом устройстве объектов, начиная от материаловедения и заканчивая биологией. Принцип его работы напоминает таковой у оптического микроскопа с той лишь разницей, что вместо света на образцы падает электронный луч. Подробнее об электронных микроскопах можно почитать в цикле блогов «Лаборатория в гараже».

Как и луч света, электронный луч, проходящий через фокусирующую систему или иную среду, подвержен различным аберрациям и искажениям. Для борьбы с ними в обычной оптике используются адаптивные элементы, способные исправить волновой фронт через систему обратной связи, – ими активно снабжают микроскопы и телескопы.

В оптике электронных лучей аналогичные технологии стали появляться совсем недавно. Как правило, они основаны на коррекции волнового фронта с помощью соответствующим образом изготовленных твердотельных пленок. Развитие наноинженерии помогло добавить в эти устройства управление с помощью электрических или магнитных полей.

Несмотря на все достижения, такая оптика приводит к ощутимому ослаблению луча, а сами элементы подвержены разрушению. Этих недостатков лишены методы управления формой электронного луча с помощью мощного лазерного излучения, однако из-за высоких требований к синхронизации электронной и оптической части установки в этом направлении сделано мало работ.

Преодолеть все технические сложности удалось Томасу Юффманну (Thomas Juffmann) из Венского университета с коллегами из Австрии и Германии. Ученые изготовили систему управления формой электронного луча с помощью интенсивного лазерного излучения за счет пондеромоторного эффекта.