Neutral Atom Imaging Using a Pulsed Electromagnetic Lens

این کتاب طراحی، ساخت و توصیف نوع جدیدی از لنزهای اتم خنثی با اصلاح انحراف را شرح می دهد. کنترل پرتو اتمی در بسیاری از زمینه‌های مختلف، از تحقیقات فیزیک بنیادی و علم مواد گرفته تا فناوری نانو کاربردی، نقش مهمی ایفا می‌کند. با وجود این، عناصر اتمی-اپتیکی مانند عدسی ها و آینه ها در مقایسه با همتایان خود در سایر زمینه های اپتیک، نسبتاً توسعه نیافته باقی می مانند. اگرچه تصحیح انحراف به طور کامل در عدسی های فوتون و الکترونی مورد بررسی قرار می گیرد، اما هیچ تلاش تحقیقاتی معتبری هنوز فناوری مشابهی را برای اتم های خنثی تولید نکرده است.
این گزارش در مورد پیشرفت به سمت دستگاه تصویربرداری اتم خنثی است که در طیف وسیعی از کاربردها مفید خواهد بود. از جمله نانوساخت و میکروسکوپ سطحی. این یک تکنیک جدید برای بهبود قدرت شکست و اصلاح انحراف رنگی در لنزهای اتمی بر اساس یک تغییر پارادایم اساسی از فوکوس مداوم و دو بعدی به رویکرد سه بعدی پالسی ارائه می‌کند. شبیه‌سازی‌های این سیستم نشان می‌دهد که راه را برای رسیدن به هدف طولانی‌مدت تصویربرداری اتمی واقعی در مقیاس نانو هموار می‌کند. این کتاب بیشتر ساخت یک لنز نمونه اولیه را توضیح می‌دهد و نشان می‌دهد که تمام الزامات تکنولوژیکی برای سیستم پیشنهادی به راحتی برآورده می‌شوند. با استفاده از نئون متاپایدار از یک منبع مافوق صوت، نمونه اولیه برای سه فاصله کانونی مختلف و طیف متنوعی از دیافراگم مشخص شد. علیرغم برخی عیوب ساخت، اعوجاج کمتر و وضوح بالاتری نسبت به لنزهای شش قطبی قبلی مشاهده شد. مقایسه با شبیه‌سازی‌ها، نظریه زیربنایی را تأیید می‌کند و بهبود بیشتر فرآیند را تشویق می‌کند.

This book describes the design, construction, and characterization of a new type of aberration-corrected, neutral-atom lens. Atom beam control plays a crucial role in many different fields, ranging from fundamental physics research and materials science to applied nanotechnology. Despite this, atom-optical elements like lenses and mirrors remain relatively underdeveloped compared to their counterparts in other optics fields. Although aberration correction is addressed quite comprehensively in photon and electron lenses, no credible research efforts have yet produced the same technology for neutral atoms.
It reports on progress towards a neutral atom imaging device that will be useful in a range of applications, including nanofabrication and surface microscopy. It presents a novel technique for improving refractive power and correcting chromatic aberration in atom lenses based on a fundamental paradigm shift from continuous, two-dimensional focusing to a pulsed, three-dimensional approach. Simulations of this system suggest that it will pave the way towards the long-sought goal of true atom imaging on the nanoscale. The book further describes the construction of a prototype lens, and shows that all of the technological requirements for the proposed system are easily satisfied. Using metastable neon from a supersonic source, the prototype was characterized for three different focal lengths and a diverse range of apertures. Despite some manufacturing imperfections, lower distortion and higher resolution than has been shown in any previous hexapole lens was observed. Comparison with simulations corroborates the underlying theory and encourages further refinement of the process.