等离子体纳米槽阵列光电发射的实验表征
摘要：金属光阴极是高亮度电子束的重要来源，在大型加速器和台式显微镜的操作中普遍存在。当金属表面通过与光波长相同数量级的纳米工程化图案时，可以激发和限制表面等离子体极化子波，从而驱动非线性光致发射。本研究旨在评估金质等离子体纳米凹槽作为通过非线性光致发射产生亮电子束用于加速器的概念。我们首先通过将它们的光学性质与基于第一原理的数值计算进行比较，以确认我们能够制造这些纳米结构。通过测量发射的光电流随驱动激光强度的变化而变化，找到它们的非线性光致发射产量。最后，利用线圈扫描技术找到此电子源的平均横向能量。我们的数据表明，与线性过程驱动的平面金属相比，这些阴极能够提供10倍的光致发射效率提高。我们发现，这些阴极具有稳健性，并且在大于2 GW/cm$^2$的光强下能够达到持续的平均电流超过100 nA，并且没有性能下降。生成的束流发射度高度不对称，这一事实可以通过与图案表面的不对称粗糙度相关的计算加以解释。这些结果证明了纳米工程表面作为增强型光阴极的使用，提供了稳定的、稳定的高平均电流电子束的来源，具有广泛的工业和科学应用潜力。
作者：Christopher M. Pierce, Daniel B. Durham, Fabrizio Riminucci, Scott Dhuey, Ivan Bazarov, Jared Maxson, Andrew M. Minor and Daniele Filippetto
论文ID：2210.05056
分类：Accelerator Physics
分类简称：physics.acc-ph
提交时间：2023-03-15