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Messung zur hohen räumlichen Kohärenz einer gepulsten Elektronenquelle im Journal Applied Physics Letters veröffentlicht

Wolfram Nanospitzen stellen derzeit die kohärentesten Elektronenquellen dar. Durch diese Eigenschaft eignen sie sich hervorragend für den Einsatz in Elektronenmikroskopen oder anderen, auf Elektronen beruhenden, Messmethoden. Hierbei wird eine Spannung an die Spitze angelegt, welche den Elektronen ermöglicht aus dem Metall zu tunneln (sog. Feldemission). Dies erzeugt einen kontinuierlichen und räumlich wohl definierten (oder auch räumlich kohärenten) Elektronenstrahl.

In unserem Experiment werden die Elektronen nicht durch den Tunneleffekt, sondern durch die Wechselwirkung mit ultrakurzen Laserpulsen mit einer Dauer von nur 6 Femtosekunden (1 fs = 10-15 s) erzeugt. Dadurch erhalten wir einen gepulsten Elektronenstrahl, bei welchem wir den Emissionszeitpunkt der einzelnen Elektronenpulse auf ultrakurzer Zeitskala kennen. Durch die Verwendung eines Kohlenstoffnanoröhrchens (engl. Carbon Nanotube, CNT) als Strahlteiler konnten wir in einem Materiewellen-Interferenzexperiment die räumliche Struktur des gepulsten Elektronenstrahls untersuchen. Hierbei konnten wir zeigen, dass, obwohl die Elektronen hier in einem physikalisch anderen Prozess emittiert werden, der Elektronenstrahl ebenso räumlich kohärent ist wie der feld-emittierte, kontinuierliche Elektronenstrahl. Dies stellt einen wichtigen Schritt in Richtung räumlich und zeitlich hochauflösender Elektronenmikroskopie dar. Die Ergebnisse wurden im Journal Applied Physics Letters (APL) veröffentlicht.