浙江省量子精密测量重点实验室成员邓爱华博士在《自然-物理》期刊发表研究成果(Generation and acceleration of electron bunches from a plasma photocathode, Nature Physics, 2019, 15(11):1156-1160),实验上首次利用等离子体光阴极获得高品质电子束源。 邓爱华博士与合作者在美国SLAC直线加速装置上成功实现利用等离子体光阴极获得了高品质电子束,其电子束品质与目前最先进的传统直线加速器的电子束品质相当。在等离子体光阴极技术中,利用一束激光将等离子体内的中性原子中释放出来,形成一束超冷的电子束团,亦被称为原子版“特洛伊木马技术”,该技术利用等离子体光阴极代替目前最先进的传统加速器中的金属光电阴级,同时利用等离子体腔代替金属腔,以此来获得更高的加速梯度,使得未来加速器的长度缩短100至1000倍,同时可以获得一种完全基于等离子体的更高亮度的电子源。该研究成果相继被美国科学促进会(American Association for the Advancement of Science (AAAS))、英国科学与技术设施委员会(Science and Technology Facilities Council)、美国物理学家组织网(Phys.org)以及SLAC NEWs等科学新闻媒体报道。斯特拉斯克莱德大学的Bernhard Hidding教授称“这是最有前途的未来获得电子源方法,它或许能突破当今技术的限制”。加州大学洛杉矶分校的首席研究员James Rosenzweig也表示,“如果能够将等离子体中的高加速梯度和等离子体中的束流产生结合在一起,那么就可以在几米而不是几公里的距离内制造出能释放同等能量的X射线激光器”,将对未来的同步辐射装置、自由电子激光以及高能粒子物理等的研究与发展产生重要影响。
利用等离子体光阴极获得飞秒电子束源的模拟示意图