Space charge effects in ultrafast electron diffraction and imaging

Journal of Applied Physics

Volumn 111, Issue 4, 2012, Pages

  Tao, Zhensheng ^a   Zhang, He ^a   Duxbury, P M ^a   Berz, Martin ^a   Ruan, Chong Yu ^a  

^a MICHIGAN STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATOMIC SCALE; GAUSSIAN MODEL; HIGH BRIGHTNESS; IMAGING MATERIALS; INITIAL ENERGY; MICROSCOPY TECHNIQUE; PHOTOELECTRON BEAM; PHOTOELECTRON PULSE; POWER LAW SCALINGS; SHADOW PROJECTION IMAGING; SPACE CHARGE EFFECTS; TIME-SCALES; ULTRA-FAST; ULTRAFAST ELECTRON DIFFRACTION; VIRTUAL CATHODES;

COMPUTER SIMULATION; DC POWER TRANSMISSION; IMAGING TECHNIQUES; LUMINANCE;

ELECTRIC SPACE CHARGE;

EID: 84863233750     PISSN: 00218979     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.3685747     Document Type: Article

References (52)

1. R. Srinivasan, V. A. Lobastov, C.-Y. Ruan, and A. H. Zewail, Helv. Chim. Acta 86, 1763 (2003). 10.1002/hlca.v86:6
2. A. Gahlmann, S. T. Park, and A. H. Zewail, Phys. Chem. Chem. Phys. 10, 2894 (2008). 10.1039/b802136h
3. B. J. Siwick, J. R. Dwyer, R. E. Jordan, and R. J. D. Miller, J. Appl. Phys. 92, 1643 (2002). 10.1063/1.1487437
4. W. E. King, G. H. Campbell, A. Frank, B. Reed, J. F. Schmerge, B. C. Stuart, and P. M. Weber, J. Appl. Phys. 97, 111101 (2005). 10.1063/1.1927699
5. A. H. Zewail and J. M. Thomas, 4D Electron Microscopy: Imaging in Space and Time (Imperial College Press, London, 2010).
6. G. Sciaini, M. Harb, S. G. Kruglik, T. Payer, C. T. Hebeisen, F. -J. M. M. Heringdorf, M. Yamaguchi, M. H. von Hoegen, R. Ernstorfer, and R. J. D. Miller, Nature 458, 56 (2009). 10.1038/nature07788
7. R. K. Raman, R. A. Murdick, R. J. Worhatch, Y. Murooka, S. D. Mahanti, T. R. Han, and C.-Y. Ruan, Phys. Rev. Lett. 104, 123401 (2010). 10.1103/PhysRevLett.104.123401
8. J. S. Kim, T. LaGrange, B. W. Reed, M. L. Taheri, M. R. Armstrong, W. E. King, N. D. Browning, and G. H. Campbell, Science 321, 1472 (2008). 10.1126/science.1161517
9. D. H. Dowell, I. Bazarov, B. Dunham, K. Harkay, C. Hernandez-Garcia, R. Legg, H. Padmore, T. Rao, J. Smedley, and W. Wan, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 622, 685 (2010). 10.1016/j.nima.2010.03.104
10. S. J. Russel, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 507, 304 (2003). 10.1016/S0168-9002(03)00934-3
11. T. van Oudheusden, E. F. de Jong, S. B. van de Geer, W. P. E. M. O. Root, O. J. Luiten, and B. J. Siwick, J. Appl. Phys. 102, 093501 (2007). 10.1063/1.2801027
12. P. Musumeci, J. T. Moody, C. M. Scoby, M. S. Gutierrez, and M. Westfall, Appl. Phys. Lett. 97, 063502 (2010). 10.1063/1.3478005
13. B. E. Carlsten and S. J. Russell, Phys. Rev. E 53, R 2072 (1996). 10.1103/PhysRevE.53.R2072
14. L. Veisz, G. Kurkin, K. Chernov, V. Tarnetsky, A. Apolonski, F. Krausz, and E. Fill, New J. Phys. 9, 451 (2007). 10.1088/1367-2630/9/12/451
15. P. Baum and A. H. Zewail, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103, 16105 (2006). 10.1073/pnas.0607451103
16. X. J. Wang, D. Xiang, T. K. Kim, and H. Ihee, J. Korean Phys. Soc. 48, 390 (2006).
17. J. B. Hastings, F. M. Rudakov, D. H. Dowell, J. F. Schmerge, J. D. Cardoza, J. M. Castro, S. M. Gierman, H. Loos, and P. M. Weber, Appl. Phys. Lett. 89, 184109 (2006). 10.1063/1.2372697
18. J. A. Berger, J. T. Hogan, M. J. Greco, W. A. Schroeder, A. W. Nicholls, and N. D. Browning, Microsc. Microanal. 15, 298 (2009). 10.1017/ S1431927609090266
19. R. K. Raman, Z. Tao, T. R. Han, and C.-Y. Ruan, Appl. Phys. Lett. 96, 059901 (2010). 10.1063/1.3302464
20. A. Janzen, B. Krenzer, O. Heinz, P. Zhou, D. Thien, A. Hanisch, F. J. Meyer zu Heringdorf, D. von der Linde, and M. Horn von Hoegen, Rev. Sci. Instrum. 78, 013906 (2007). 10.1063/1.2431088
21. L. A. Lobastov, R. Srinivasan, and A. H. Zewail, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102, 7069 (2005). 10.1073/pnas.0502607102
22. T. LaGrange, M. R. Armstrong, K. Boyden, C. G. Brown, G. H. Campbell, J. D. Colvin, W. J. DeHope, A. M. Frank, D. J. Gibson, F. V. Hartemann, J. S. Kim, W. E. King, B. J. Pyke, B. W. Reed, M. D. Shirk, R. M. Shuttlesworth, B. C. Stuat, B. R. Torrala, and N. D. Browning, Appl. Phys. Lett. 89, 044105 (2006). 10.1063/1.2236263
23. T. Srinivasan-Rao, J. Fischer, and T. Tsang, J. Appl. Phys. 69, 3291 (1990). 10.1063/1.348550
24. X. Jiang, C. N. Berglund, A. E. Bell, and W. A. Mackie, J. Vac. Sci. Technol. B 16, 3374 (1998). 10.1116/1.590462
25. M. Aidelsburger, F. O. Kirchner, F. Krausz, and P. Baum, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 107, 19714 (2010). 10.1073/pnas.1010165107
26. L. M. Rangarajan and G. K. Bhide, Vacuum 30, 515 (1980). 10.1016/S0042-207X(80)80016-9
27. C.- Y. Ruan, Y. Murooka, R. K. Raman, R. A. Murdick, R. J. Worhatch, and A. Pell, Microsc. Microanal. 15, 323 (2009). 10.1017/S1431927609090709
28. K. Chang, R. A. Murdick, Z. Tao, T. -R. T. T. Han, and C.-Y. Ruan, Mod. Phys. Lett. B 25, 2099 (2011). 10.1142/S0217984911027492
29. B.-L. Qian and H. E. Elsayed-Ali, J. Appl. Phys. 91, 462 (2002). 10.1063/1.1419209
30. K. L. Jensen, P. G. O'Shea, D. W. Feldman, and N. A. Woody, Appl. Phys. Lett. 89, 224103 (2006). 10.1063/1.2387968
31. K. L. Jensen, P. G. O'Shea, D. W. Feldman, and J. L. Shaw, J. Appl. Phys. 107, 014903 (2010). 10.1063/1.3267288
32. B. W. Reed, J. Appl. Phys. 100, 034916 (2006). 10.1063/1.2227710
33. A. M. Michalik and J. E. Sipe, J. Appl. Phys. 99, 054908 (2006). 10.1063/1.2178855
34. A. M. Michalik and J. E. Sipe, J. Appl. Phys. 105, 084913 (2009). 10.1063/1.3093899
35. S. Hellmann, K. Rossnagel, M. Marczynski-Buhlow, and L. Kipp, Phys. Rev. B 79, 035402 (2009). 10.1103/PhysRevB.79.035402
36. X. J. Zhou, B. Wannberg, W. L. Yang, V. Brouet, Z. Sun, J. F. Douglas, D. Dessau, Z. Hussain, and Z. X. Shen, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 142, 27 (2005). 10.1016/j.elspec.2004.08.004
37. W. F. Krolikowski and W. E. Spicer, Phys. Rev. B 1, 478 (1970). 10.1103/PhysRevB.1.478
38. S. Passlack, S. Mathias, O. Andreyev, D. Mittnacht, M. Aeschlimann, and M. Bauer, J. Appl. Phys. 100, 024912 (2006). 10.1063/1.2217985
39. D. H. Dowell and J. F. Schmerge, Phys. Rev. ST Accel. Beams 12, 074201 (2009). 10.1103/PhysRevSTAB.12.074201
40. K. L. Jensen, D. W. Feldman, N. A. Woody, and P. G. O'Shea, J. Appl. Phys. 99, 124905 (2006). 10.1063/1.2203720
41. D. R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 74th ed. (CRC, Boca Raton, FL, 1993).
42. A. Valfells, D. W. Feldman, M. Virgo, P. G. O'Shea, and Y. Y. Lau, Phys. Plasmas 9, 2377 (2002). 10.1063/1.1463065
43. P. Musumeci, J. T. Moody, R. J. England, J. B. Rosenzweig, and T. Tran, Phys. Rev. Lett. 100, 244801 (2008). 10.1103/PhysRevLett.100.244801
44. O. J. Luiten, S. B. van der Geer, M. J. de Loos, F. B. Kiewiet, and M. J. van der Wiel, Phys. Rev. Lett. 93, 094802 (2004). 10.1103/PhysRevLett.93.094802
45. T. van Oudheusden, P. L. E. M. Pasmans, S. B. van de Geer, M. J. de Loos, M. J. van der Wiel, and O. J. Luiten, Phys. Rev. Lett. 105, 264801 (2010). 10.1103/PhysRevLett.105.264801
46. J. M. Zuo, I. Vartanyants, M. Gao, R. Zhang, and L. A. Nagahara, Science 300, 1419 (2003). 10.1126/science.1083887
47. J. A. Berger and W. A. Schroeder, J. Appl. Phys. 108, 124905 (2010). 10.1063/1.3512847
48. K. W. Urban, Science 321, 506 (2008). 10.1126/science.1152800
49. R. K. Shelton, L. Ma, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, J. L. Hall, and J. Ye, Science 293, 1286 (2001). 10.1126/science.1061754
50. H. Zhang and M. Berz, Nucl. Instrum. Methods Phys, Res. A 645, 338 (2011). 10.1016/j.nima.2011.01.053
51. C. T. Hebeisen, G. Sciaini, M. Harb, R. Ernstorfer, T. Dartigalongue, S. G. Kruglik, and R. J. D. Miller, Opt. Express 16, 3334 (2008). 10.1364/OE.16.003334
52. P. Musumeci, J. T. Moody, C. M. Scoby, M. S. Gutierrez, and T. Tran, Rev. Sci. Instrum. 80, 013302 (2009). 10.1063/1.3072883