阿秒符合干涉仪与原子分子及团簇体系阿秒光电子电离延迟测量

王旭涵，欧显彬，宫晓春

物理学报.2025, 74(24): 243202

DOI: 10.7498/aps.74.20251166

CSTR: 32037.14.aps.74.20251166

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摘要：孤立原子、分子及复杂体系中电子本征时间尺度演化规律及调控机理，一直是原子分子物理基础科研与量子材料前沿应用十分重要的科学问题。近二十年阿秒光脉冲产生以及阿秒度量谱学的发展，为这一科学问题的探索带来新的契机和挑战。传统飞行时间谱仪、速度动量成像谱仪等探测方式已能在极高时间能量分辨率下揭示阿秒时间尺度光电离电子发射过程中的阿秒散射相移过程，然而在多体符合测量、三维动量关联方面存在局限性，这极大限制了对多电子关联、电子-核耦合非绝热超快动力学等物理过程的探索。为实现对光电离过程中电子、离子三维动量的多维实时观测，电子-离子符合测量系统中引入了阿秒干涉仪，发展出符合干涉测量系统。本文介绍了一种结合阿秒脉冲泵浦-红外飞秒脉冲探测和冷靶反冲离子动量谱仪符合测量的阿秒符合干涉仪，该装置能够对原子分子体系中所有带电粒子碎片的动量进行阿秒时间分辨成像，从而深入探究光电离过程的动力学机制；并着重介绍了近年来阿秒符合干涉仪在原子、分子以及更复杂体系的光电离动力学研究中的应用和取得的突破性进展。

液相磁瓶式光电子谱仪及其在超快动力学领域中的应用

任百惠，于尧，闫鹏宇，王孟阳，孟胜，张鹏举

物理学报.2025, 74(24): 244204

DOI: 10.7498/aps.74.20251130

CSTR: 32037.14.aps.74.20251130

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摘要：液相是化学和生物反应的关键环境，由于溶剂化效应的存在，液相分子的化学、生物反应动力学表现出显著区别于气相孤立分子的演化行为。深入地研究液相分子的超快激发态动力学对于揭示复杂化学和生物过程的微观机制具有重要意义。分子激发态的制备与演化通常发生在阿秒至皮秒的时间尺度，光电子能谱不仅能够表征激发态分子的电子结构，对分子构型的演化也很敏感，被广泛用来研究激发态分子的超快动力学过程。磁瓶式光电子谱仪、液体微束装置与高次谐波技术的结合，可以在高真空条件下直接测量出射电子的能量分布及动力学演化信息，是液相光电子能谱研究的核心手段。本文系统地总结了该技术在液相超快动力学研究领域的最新进展，详细地介绍了磁瓶式谱仪的基本工作原理、液体微束靶的制备方法；讨论了其在生物分子激发态动力学演化、液相分子激发态非绝热过程、分子间库仑衰变和芳香族化合物水溶液的气-液界面性质等研究中的典型应用；最后对技术瓶颈以及未来发展方向进行了探讨。

高能量分辨光电子干涉仪研究进展

王慧勇，李铭轩，罗嗣佐，丁大军

物理学报.2025, 74 (15): 150702

doi: 10.7498/aps.74.20250534

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摘要：近年来，阿秒极紫外脉冲的产生与相关谱学测量技术的发展，为研究电子动力学提供了强有力的工具。阿秒时间尺度上的研究，能够实时追踪原子分子的电子运动，测量电子波包演变及其量子特性，对于揭示电子在原子或分子内部的复杂动力学过程至关重要。基于阿秒极紫外脉冲串光源发展起来的高能量分辨光电子干涉仪，以其独特的高能量和高时间分辨特性在阿秒脉冲串光源的表征、原子分子光电离时间延迟、光电子量子态测量以及激光诱导电子动态干涉等动力学研究中实现了重要的应用。本文围绕建立的先进阿秒串光源和高能量分辨电子谱学测量方法，对高能量分辨的阿秒超快光电子干涉技术及其应用进行详细介绍，并基于相关研究进展对阿秒光电子超快动力学以及量子系统相干调控的前景进行了展望。

强场多光子跃迁干涉方法探测原子分子电离时间延迟

卫孟昊，李兴，罗嗣佐，赫兰海，丁大军

物理学报.2025, 74 (15): 153301

doi: 10.7498/aps.74.20250647

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摘要：阿秒电离动力学作为超快科学的重要研究方向，其关键实验方法与理论模型的突破对于揭示物质的超快演化过程具有重要的科学意义。强场多光子跃迁干涉方法是该领域的前沿技术之一，利用量子路径干涉原理实现对强场多光子电离动力学过程的阿秒时间分辨探测，已广泛应用于从原子到复杂分子体系中量子态分辨的阿秒级电离延迟测量与表征，为强场物理研究提供了全新的时间分辨视角。本文围绕强场多光子跃迁干涉方法在原子与分子强场多光子电离时间延迟探测中的应用展开，系统阐述该方法的量子干涉机制，总结近年来原子分子阈上电离动力学及共振量子态间阿秒级时间延迟研究方面的最新进展，并展望了该技术在未来可能的应用前景与面临的挑战。

阿秒瞬态吸收光谱: 揭示电子动力学的超快光学探针

张一晨，丁南南，李加林，付玉喜

物理学报.2025, 74 (15): 153302

doi: 10.7498/aps.74.20250546

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摘要：阿秒瞬态吸收光谱是一种全光学泵浦-探测光谱技术。该技术利用阿秒脉冲(极紫外至软X射线区间)激发或探测应用体系，实时追踪电子跃迁、量子态演化及能量传递等过程，为揭示电子和核相关超快动力学机制提供了前沿研究手段。其核心优势在于: 1)同时具备超快时间(亚飞秒级)和精细光谱(meV级)分辨能力; 2)宽谱阿秒脉冲同时激发多个量子态，实现多能级并行探测; 3)内壳层-价态跃迁的元素与位点特异性，使其能够解析电荷转移、自旋态变化及局域结构演化。目前，阿秒瞬态吸收光谱已在原子分子物理、电子相干动力学及强场物理等研究领域取得重要突破。本文系统地阐述了阿秒瞬态吸收光谱的技术原理，重点分析其在气相和凝聚相体系的应用进展，展望其在超快物理化学和量子材料等领域的应用前景。同时，针对阿秒激光发展趋势和探测技术特点，探讨了阿秒瞬态吸收光谱技术未来发展方向。

电子/离子成像技术在冷原子分子及相关领域中的应用

刘洋，沈镇捷，王新成，江玉海

物理学报.2025, 74 (15): 153701

doi: 10.7498/aps.74.20250415

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摘要：随着激光冷却原子分子技术和全空间电子离子成像技术的日益成熟与发展，运用动量成像技术研究冷原子特征属性和碰撞动力学是一个新兴方向，并且发展了一系列高分辨的电子离子探测装置，在冷分子反应、里德伯原子、核衰变、玻色-爱因斯坦凝聚光电离与冷等离子体、冷原子与离子/电子碰撞、冷原子相干控制、强场超快等研究方向取得一系列创新成果。本文综述了相关领域具有代表性的仪器以及相应的重要成果，最后对成像技术在冷原子上述各相关研究领域中的应用进行相应的总结，并展望了未来的发展趋势。

飞行时间光电子谱仪在超快光学测量实验中的应用

朱孝先，高亦谈，王一鸣，赵昆

物理学报. 2025, 74 (15): 154202

doi: 10.7498/aps.74.20250698

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摘要：飞行时间光电子谱仪(time-of-flight photoelectron spectrometer，TOF-PES)作为超快电子动力学研究的核心工具，凭借其数十皮秒量级的飞行时间分辨率与宽能量探测范围，在阿秒脉冲表征与强场量子过程研究中提供了不可替代的技术支撑。本文尝试系统地总结飞行时间光电子谱仪的技术原理与发展历程，探讨磁瓶式高分辨率谱仪技术在电子轨迹控制与收集效率提升方面的突破，并结合双光子跃迁干涉阿秒拍频重构、阿秒条纹相机等实验技术分析其在阿秒脉冲表征中的关键作用。此外，还介绍了TOF技术与其他高精度探测手段之间的融合应用，包括角分辨光电子能谱、冷靶反冲离子动量谱仪及速度成像谱仪，展示其在获取多维电子动力学信息方面的潜力。最后对TOF技术瓶颈以及未来发展方向进行了探讨。

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http://wulixb.iphy.ac.cn/custom/topics