阿尔贡国家实验室的贾里德·萨格夫 作为螺线管强度的函数的射束图像
学分:邵家航/阿尔贡国家实验室 对于从自由电子激光器到尾波场加速器再到电子显微镜的各种高功率科学仪器来说，产生具有特定特性的明亮电子束是最大的挑战之一
这些仪器可以用来研究物质的原子级性质，或者加速粒子达到高能
寻求创造最佳光束的科学家对决定产生光束的光电阴极工作性能的两个特殊品质感兴趣——它们的量子效率和内在发射度
量子效率衡量产生的光电子数量与撞击阴极的光子数量之比
另一方面，本征发射度描述了电子发射时的光束发散度
科学家对具有高量子效率和低本征发射率的阴极最感兴趣
但这还不是全部——他们还希望整个阴极的量子效率和固有发射率保持不变
“你可以把我们的阴极想象成一个电视屏幕，”美国的加速器物理学家邵嘉航说
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能源部阿尔贡国家实验室
“我们的阴极由‘像素’组成，就像电视屏幕一样，你希望每个像素都有相似的亮度
" 在阿尔贡的一项新研究中，阿尔贡韦克菲尔德加速器设施的研究人员发现了一种新的更快的方法来同时测量光电阴极的量子效率和本征发射率的分布，并关联了这些分布以更好地理解主要类型的光电阴极碲化铯阴极的发射机制
邵说，测量阴极上每个点的固有发射度——基本上是逐像素进行——是一个非常耗时的过程
为了加快速度，研究人员使用了一种叫做微透镜阵列的设备来创建多个可以同时测量的小光束，本质上是创建一个图案，而不是进行单独的测量
邵说:“这种模式大大减少了我们测量整个阴极表面所需的时间，因为我们可以不必一步一步地同时对不同的区域进行采样。”
为了测量细光束的发射度，研究人员使用了一种叫做螺线管的装置，将光束聚焦在屏幕上
通过调整螺线管的聚焦强度和测量相应的光束大小，研究人员可以反向构建光束的发射度
本征发射度是测量的总发射度的一个组成部分，它包含由于电子聚集(称为空间电荷)或光束传播时引入的其他像差而产生的生长因子
寻求了解阴极本身固有发射度的科学家必须设法减少这些复合效应
在这项研究中，通过仔细的模拟和实验努力消除了这种影响
在研究不同细光束的特性时，研究人员注意到，具有较高量子效率的细光束通常也具有较高的固有发射度，这使得设计最佳光束的工作变得复杂
邵说:“看来我们总是要在量子效率和固有发射度之间进行某种权衡。”
“问题是我们如何平衡这两者
" 基于这项研究的一篇论文“使用多束激光在射频光喷射器中快速绘制碲化铯阴极的热发射率和量子效率图”发表在5月4日的《物理评论加速器和束》上
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