冷原子和电子束源

自己长期做冷原子实验，旁边实验室是做电子源的，并没有想过两个可以交叉。最近才知道，这两个方向可以结合，并且有几个小组在用冷原子来做电子源。

从物理原理来说，理论并不复杂，如下图，显示产生电子源的过程。

图1：产生电子源示意图。

通过双光子过程，将Rb原子电离，这样就可以产生电子。因为冷原子没有热运动，因此产生的电子具有相同的能量，具有很好的相干性。这是相对于一般的固体靶来说的优势。当然，相对于固体靶来说，能原子的数目和密度都要低很多。产生的电子会比较少。

2011年NaturePhysics上发表了一篇文章（Nat.Phys. 7 785 (2011)），就是研究用冷原子产生具有很好相干性的电子束。

图2：冷原子产生相干电子束。

文章中通过调制电离激光，形成一个六角星形状。然后照射MOT，产生的电子在电场作用下加速，打到探测器上进行测量，如图2所示。这次产生的电子束保持了光束的形状，产生了六角星的电子束。这样获得的电子束最低温度为10（5）K，具有很好的相干性。

利用超冷原子的Rydbergblocking，应该可以产生单电子源。