We have demonstrated single-shot measurement of electron diffraction patterns for a single-crystal gold foil using 340 keV electron pulses accelerated by intense femtosecond laser pulses with an intensity of . The measured electron beam profile is faithfully reproduced by the numerical simulation of the electron trajectory, providing evidence that the electron pulse spontaneously expands in time owing to the velocity spread produced in the acceleration process, but is not distorted in an irreversible nonlinear manner. This study shows that the laser acceleration is promising for the development of pulse compression methods for single-shot femtosecond electron diffraction.
REFERENCES
1.
R.
Srinivasan
, V. A.
Lobastov
, C. -Y.
Ruan
, and A. H.
Zewail
, Helv. Chim. Acta
86
, 1761
(2003
).2.
W. E.
King
, G. H.
Campbell
, A.
Frank
, B.
Reed
, J. F.
Schmerge
, B. J.
Siwick
, B. C.
Stuart
, and P. M.
Weber
, J. Appl. Phys.
97
, 111101
(2005
).3.
J. R.
Dwyer
, C. T.
Hebeisen
, R.
Ernstorfer
, M.
Harb
, V. B.
Deyirmenjian
, R. E.
Jordan
, and R. J. D.
Miller
, Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A
364
, 741
(2006
).4.
A. H.
Zewail
, Annu. Rev. Phys. Chem.
57
, 65
(2006
).5.
M.
Dantus
, S. B.
Kim
, J. C.
Williamson
, and A. H.
Zewail
, J. Phys. Chem.
98
, 2782
(1994
).6.
J.
Cao
, Z.
Hao
, H.
Park
, C.
Tao
, D.
Kau
, and L.
Blaszczyk
, Appl. Phys. Lett.
83
, 1044
(2003
).7.
B. J.
Siwick
, J. R.
Dwyer
, R. E.
Jordan
, and R. J. D.
Miller
, Science
302
, 1382
(2003
).8.
M.
Harb
, R.
Ernstorfer
, C. T.
Hebeisen
, G.
Sciaini
, W.
Peng
, T.
Dartigalongue
, M. A.
Eriksson
, M. G.
Lagally
, S. G.
Kruglik
, and R. J. D.
Miller
, Phys. Rev. Lett.
100
, 155504
(2008
).9.
G.
Sciaini
, M.
Harb
, S. G.
Kruglik
, T.
Payer
, C. T.
Hebeisen
, F. -J. M.
zu Heringdorf
, M.
Yamaguchi
, M. H.
Hoegen
, R.
Ernstorfer
, and R. J. D.
Miller
, Nature (London)
458
, 56
(2009
).10.
P.
Baum
and A. H.
Zewail
, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
103
, 16105
(2006
).11.
T.
van Oudheusden
, E. F.
de Jong
, S. B.
van der Geer
, W. P. E. M.
Op ’t Root
, O. J.
Luiten
, and B. J.
Siwick
, J. Appl. Phys.
102
, 093501
(2007
).12.
P.
Kung
, H.
Lihn
, H.
Wiedemann
, and D.
Bocek
, Phys. Rev. Lett.
73
, 967
(1994
).13.
S. G.
Anderson
, P.
Musumeci
, J. B.
Rosenzweig
, W. J.
Brown
, R. J.
England
, M.
Ferrario
, J. S.
Jacob
, M. C.
Thompson
, G.
Travish
, A. M.
Tremaine
, and R.
Yoder
, Phys. Rev. ST Accel. Beams
8
, 014401
(2005
).14.
J. B.
Hastings
, F. M.
Rudakov
, D. H.
Dowell
, J. F.
Schmerge
, J.
Cardoza
, J. M.
Castro
, S. M.
Gierman
, H.
Loos
, and P. M.
Weber
, Appl. Phys. Lett.
89
, 184109
(2006
).15.
D. W.
Forslund
, J. M.
Kindel
, and K.
Lee
, Phys. Rev. Lett.
39
, 284
(1977
).16.
G.
Pretzler
, Th.
Schlegel
, E.
Fill
, and D.
Eder
, Phys. Rev. E
62
, 5618
(2000
).17.
E. E.
Fill
, S.
Trushin
, R.
Bruch
, and R.
Tommasini
, Appl. Phys. B: Lasers Opt.
81
, 155
(2005
).18.
F.
Brunel
, Phys. Rev. Lett.
59
, 52
(1987
).19.
W. L.
Kruer
and K.
Estabrook
, Phys. Fluids
28
, 430
(1985
).20.
S. C.
Wilks
, W. L.
Kruer
, M.
Tabak
, and A. B.
Langdon
, Phys. Rev. Lett.
69
, 1383
(1992
).21.
J.
van Tilborg
, C. B.
Schroeder
, C. V.
Filip
, Cs.
Tóth
, C. G. R.
Geddes
, G.
Fubiani
, R.
Huber
, R. A.
Kaindl
, E.
Esarey
, and W. P.
Leemans
, Phys. Rev. Lett.
96
, 014801
(2006
).22.
R.
Tommasini
, E. E.
Fill
, R.
Bruch
, and G.
Pretzler
, Appl. Phys. B: Lasers Opt.
79
, 923
(2004
).23.
X.
Wang
, K.
Nishikawa
, and K.
Nemoto
, Phys. Plasmas
13
, 080702
(2006
).24.
Y. T.
Li
, M. H.
Xu
, X. H.
Yuan
, W. M.
Wang
, M.
Chen
, Z. Y.
Zheng
, Z. M.
Sheng
, Q. Z.
Yu
, Y.
Zhang
, F.
Liu
, Z.
Jin
, Z. H.
Wang
, Z. Y.
Wei
, W.
Zhao
, and J.
Zhang
, Phys. Rev. E
77
, 016406
(2008
).25.
S.
Tokita
, M.
Hashida
, S.
Masuno
, S.
Namba
, and S.
Sakabe
, Opt. Express
16
, 14875
(2008
).26.
General Particle Tracer, http://www.pulsar.nl/gpt/.
© 2009 American Institute of Physics.
2009
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.