Несмотря на эти достижения, шероховатость поверхности фотокатода продолжает ограничивать свойства пучка. Исследовательская группа создала компьютерные модели, чтобы преодолеть разрыв между теоретическими и экспериментальными исследованиями, чтобы обеспечить лучшее представление о физике поверхности фотокатода. Результаты опубликованы на этой неделе в Журнале прикладной физики от AIP Publishing.
Более холодный луч дает более яркий источник электронов, но шероховатость поверхности может нарушить холодность электронного луча. Димитр А. Димитров, ученый из Tech-X Corp и один из авторов публикации, вместе с другими работает над оптимизацией этой характеристики.«Впервые мы можем выращивать катоды со специально разработанной шероховатостью поверхности на экспериментальной стороне», — сказал Димитров. «Физика на поверхности фотокатода невероятно сложна, и нам нужно лучше понимать ее, чтобы создавать электронные пучки с оптимальными свойствами».
В этой работе впервые была предпринята всесторонняя попытка сделать реалистичное моделирование основных физических процессов на поверхности фотокатода, поскольку фотоны поглощаются и испускаются электроны. Используя специализированное программное обеспечение, команда создала трехмерные модели, имитирующие эмиссию электронов от фотокатодов с плоской и различной шероховатостью поверхности.
Исследовательская группа использовала модели для моделирования выбросов с поверхности плоского сурьмянистого фотокатода. Они сравнили моделирование с экспериментальными данными, чтобы оценить свойства пучка, включая квантовый выход, который количественно определяет количество электронов, испускаемых на поглощенный фотон, и поперечный эмиттанс, или эмиссию электронов, перпендикулярную направлению распространения пучка.
Команда также сравнила моделирование сурьмы известной шероховатости поверхности с экспериментальными данными, чтобы оценить те же эмиссионные свойства.«Благодаря этой работе мы надеемся получить представление о том, какими должны быть гладкие поверхности и в каком пространственном масштабе, чтобы помочь в разработке фотокатодов для сверхъярких источников фотонов и электронов следующего поколения», — сказал Говард Падмор, заместитель отдела Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.Моделирование в этом исследовании не учитывало влияние изменения света на шероховатость поверхности. В будущих исследованиях будет изучена эта переменная, чтобы понять ее влияние на распределение заряженных электронов, которое может повлиять на квантовый выход.
Исследовательская группа, в которую также входят ученые из Брукхейвенской национальной лаборатории, смоделировала сурьму в своем исследовании, но они хотят изучить другие материалы и сравнить эти данные с результатами своего исследования сурьмы.