Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

European Journal of Physics

Three- and four-beam electron interference experiments

Takeshi Kawasaki, G.F. Missiroli, G. Pozzi, Akira Tonomura

Published Jan 1, 1997• 4 citations
Publisher

Abstract

Experiments on matter wave interference involving up to four beams have been realized using a holographic electron microscope equipped with two electrostatic biprisms. The experimental results obtained for parallel biprisms are presented and discussed. Zusammenfassung. Mit einem holographischen Electronenmikroskop, das mit zwei elektronischen Biprismen ausgestattet ist, wurden Electroneninterferenzexperimente mit bis zu vier beteiligten Strahlen durchgefuhrt. Die experimentellen Resultate fur parallele Biprismen werden dargestellt und diskutiert.

DOI
10.1088/0143-0807/18/1/003

Related papers

Design and development of an optical matter wave interferometer

Nadine Dörre

Der Dualismus von Welle und Teilchen ist in der Quantenphysik ein grundlegendes und zugleich faszinierendes Konzept. Welleneigenschaften von Elektronen und Neutronen werden heute in vielen Gebieten zur Bestimmung von Material- und Oberflacheneigenschaften angewandt und die Gultigkeit der Quantentheorie auf dieser mikroskopischen Skala wird dadurch taglich bestatigt. Es ist jedoch immer noch eine offene und viel diskutierte Frage ob die Regeln der Quantenphysik fur alle Grosenordnungen gelten und wie das klassische Verhalten von makroskopischen Objekten mit Quantenphysik erklart werden kann. Materiewellen Interferometer fur grose Molekule konnen helfen diese Fragen zu beantworten, indem die Masse der interferierenden Teilchen so weit wie moglich gesteigert wird. In dieser Diplomarbeit werden das Konzept und der Fortschritt im Aufbau eines neuen Talbot - Lau Interferometers fur Metallcluster vorgestellt, das das Ziel hat den aktuellen Massenrekord in der Materiewelleninterferometrie bis zu drei Grosenordnungen zu ubertreffen. Drei Pulse von UV Lasern mit gleichen Zeitabstanden werden von einem Spiegel reflektiert und formen stehende Wellen. Diese Gitter stellen ein Interferometer in der Zeit fur die Teilchen dar. Die Vorteile dieses neuen Interferometers gegenuber aktuellen Experimenten werden erlautert sowie Details der experimentellen Umsetzung und zukunftige Anwendungen in der Metrologie von Clustereigenschaften.

•Jan 1, 2010•0 citations

Statistische Analyse und semiklassische Beschreibung von supraleitenden Limaçon-Billards und Raysplitting in supraleitenden Mikrowellenbillards

H. Rehfeld

Mit den im Rahmen dieser Arbeit vorgestellten Experimenten an flachen supra- und normalleitenden Mikrowellenresonatoren, sog. Billards, werden zwei verschiedene Zugänge zum Thema Quantenchaos diskutiert. Ein Zugang ist die Analyse der Eigenfrequenzspektren mit den Methoden der Random Matrix Theory (RMT) und anschließendem Vergleich mit dem Verhalten des zum Quantensystem korrespondierenden klassischen Systems. Der zweite Zugang ist die Periodic Orbit Theory (POT), mit deren Hilfe man in der Lage ist, durch Kenntnis der Eigenschaften der klassischen periodischen Orbits (PO) das quantenmechanische Spektrum zu rekonstruieren. Im ersten Teil standen vier Billards aus der Familie der Limaçons im Mittelpunkt, deren klassisches Verhalten den gesamten Bereich von regulärer über gemischte bis zu chaotischer Dynamik abdeckt. Untersucht wurden die beiden Grenzfälle mit regulärem bzw. chaotischem Verhalten und zwei Billards aus dem gemischten Bereich. Beim Übergang zur Quantenmechanik konnte gezeigt werden, daß diese Systeme das gleiche Verhalten bezüglich ihrer Chaotizität aufweisen wie im klassischen Fall. Dazu wurden diese Billards als supraleitende Mikrowellenresonatoren realisiert und das gemessene Eigenfrequenzspektrum gemäß der RMT untersucht. Spurformeln sind die Grundlage für dem zweiten Zugang zu Quantensystemen durch die POT. Reguläre bzw. chaotische Systeme sind nach den etablierten Theorien von Berry und Tabor bzw. Gutzwiller semiklassisch beschreibbar. Ullmo et al. stellten eine Spurformel vor, mit deren Hilfe man in der Lage ist, auch quantenmechanische Systeme mit gemischter Dynamik allein aus den Eigenschaften der PO des klassischen Analogons zu rekonstruieren. Diese Rekonstruktion wurde an den vier Limaçon-Billards erstmals an experimentell untersuchten Systemen durchgeführt. Die ersten klassischen PO der Billards wurden bestimmt und die quantenmechanischen Niveaudichten der einzelnen Billards mittels der Spurformel von Ullmo et al. berechnet. Verglichen wurden die aus der experimentellen und der rekonstruierten Niveaudichte durch Fourier-Transformation erhaltenen Längenspektren. Es zeigte sich bis auf kleinere Abweichungen eine relativ gute Übereinstimmung zwischen Experiment und Theorie. Der zweite Teil dieser Arbeit behandelt Quantenbillards, die im Innern eine endliche Potentialstufe aufweisen. Diese sog. Raysplitting-Billards wurden im Experiment durch eine teilweise Füllung der Kavitäten mit einem festen Dielektrikum realisiert. Im klassisch korrespondierenden System existieren aufgrund des Potentialsprungs zwei verschiedene Typen von PO: die Newtonschen und die nicht-Newtonschen Bahnen. Bei den letzteren handelt es sich um PO, bei denen das Teilchen trotz einer Energie größer der Höhe der Potentialstufe an dieser teilweise reflektiert werden. An zwei Systemen wurde der Einfluß der nicht-Newtonschen Bahnen auf das quantenmechanische Verhalten des Systems diskutiert. Dazu wurde das Spektrum eines supraleitenden Kreisresonators mit einem dielektrischen Halbkreis im Innern vermessen. In den Niveaustatistiken zeigte sich, daß sich das vormals reguläre Verhalten des ungefüllten Kreisbillards durch das Einbringen des Dielektrikums in ein vollständig chaotisches änderte. Dies kam durch die nicht-Newtonschen Bahnen zustande, die auch im Längenspektrum des Billards identifiziert werden konnten. Das zweite System, an dem das Raysplitting untersucht wurde, war ein Viertel-Sinai-Billard, das mit einem kleinen verschiebbaren dielektrischen Rechteck gefüllt war. Hier wurde der Einfluß der Position des Dielektrikums auf die Länge der periodischen Bahnen untersucht. Es zeigte sich, daß nur die nicht-Newtonschen Bahnen außerhalb des Dielektrikums beeinflußt wurden.

•Jan 1, 2008•0 citations

Electron-beam interference and Fresnel diffraction

J Chen, Cao H

Experimental results of electron interference and Fresnel diffraction observed on a transmission electron microscope using an electrostatic biprism as beam-splliter are reported.

Acta Optica Sinica•Jan 1, 1986•0 citations

Two further experiments on electron interference

G. Matteucci, G. Pozzi

Two experiments concerning the phenomena of the interference of probabilities and of the so-called Aharonov-Bohm effect have been realized using an electron biprism as interferometric device and a standard electron microscope as electron optical bench. The obtained results are presented.

American Journal of Physics•Jun 1, 1978•30 citations

Particle sources for molecular matter-wave interferometry with nanoparticles

Schmid, Philipp

Die Welleneigenschaften massiver Teilchen wurden 1923 von Louis deBroglie vorhergesagt. Die experimentelle Untersuchung dieses Superpositions-Prinzips von komplexen Teilchen ist weiterhin ein aktives Forschungsfeld. Neue Techniken in molekularer Materiewelleninterferometrie sind darauf ausgerichtet den Massenbereich von MDa und größer zu untersuchen. Unabhängig vom Aufbau des Interferometers ist ein wichtiger Punkt die Herstellung von neutralen Teilchenstrahlen. Dabei ist die Produktion von wohldefinierten Strahlen aus kalten, neutralen Molekülen in der Gasphase weiterhin eine große Herausforderung. In dieser Dissertation werden zwei unterschiedliche Konzepte von Quellen für molekulare Materiewelleninterferometrie beschrieben, die das Potential haben den Massenbereich in bisherigen Experimenten zu vergrößern. Als erstes wurde Laserdesorption von neutralen, funktionalisierten organischen Molekülen mit Massen bis 25 kDa in Kombination mit VUV Photoionisation untersucht. Die Moleküle wurden intakt von einer Probenoberfläche mittels Laserdesorption heruntergelöst und in der Gasphase ionisiert. Die gemessenen Geschwindigkeitsverteilungen und Ionisationskurven zeigen, dass diese Technik schon in derzeit aufgebauten Interferometern eingesetzt werden kann. Für Materiewelleninterferometrie mit schwereren Teilchen ist eine andere Quelle notwendig. Hierfür wurde die Kopplung einer linearen Radiofrequenzfalle an ein Interferometer untersucht. In einem ersten Schritt wurde eine lineare Ionenfalle mit zerstörungsfreier Detektion entwickelt. Die Molekülionen werden mittels MALDI produziert und durch Fluoreszenz detektiert. In dieser Arbeit konnte das Speichern und die Detektion von Ionenwolken im Massenbereich bis 1 MDa gezeigt werden. Ausserdem wurde in dieser Arbeit ein neuartiges Konzept zur sympathetischen Kühlung von molekularen Ionen unabhängig ihres Masse-zu-Ladung Verhältnis untersucht. Geeignete experimentelle Konditionen wurden in ausführlichen Simulationen gesucht und in Experimenten wurde die Speicherung von schweren und leichten Ionen in einer Zwei-Frequenzfalle untersucht.

•Jan 1, 2014•0 citations

EXPERIMENTAL METHOD FOR ELECTRON INTERFERENCE AND HOLOGRAPHY

Hanqing Cao, Jianwen Chen, Shufen Fu +3 more

In this paper, the five arrangements of optical system are briefly compared with each other, by which the experiments of electron interference and holography have been carried out up to now. Using a Mollenstedt electron static bi-prism as the beam splitter, two operation modes making the experiment successfully in JEM-200CX type electron microscope are presented. Some parameters of the experimental and calculated results are given. Finally, on the basis of our own experience, we propose some points for attention in operating.

Acta Physica Sinica•Jan 1, 1987•0 citations
Experiments on matter wave interference involving up to four beams have been realized using a holographic electron microscope equipped with two electrostatic biprisms. The experimental results obtained for parallel biprisms are presented and discussed. Zusammenfassung. Mit einem holographischen Electronenmikroskop, das mit zwei elektronischen Biprismen ausgestattet ist, wurden Electroneninterferenzexperimente mit bis zu vier beteiligten Strahlen durchgefuhrt. Die experimentellen Resultate fur parallele Biprismen werden dargestellt und diskutiert.
Der Dualismus von Welle und Teilchen ist in der Quantenphysik ein grundlegendes und zugleich faszinierendes Konzept. Welleneigenschaften von Elektronen und Neutronen werden heute in vielen Gebieten zur Bestimmung von Material- und Oberflacheneigenschaften angewandt und die Gultigkeit der Quantentheorie auf dieser mikroskopischen Skala wird dadurch taglich bestatigt. Es ist jedoch immer noch eine offene und viel diskutierte Frage ob die Regeln der Quantenphysik fur alle Grosenordnungen gelten und wie das klassische Verhalten von makroskopischen Objekten mit Quantenphysik erklart werden kann. Materiewellen Interferometer fur grose Molekule konnen helfen diese Fragen zu beantworten, indem die Masse der interferierenden Teilchen so weit wie moglich gesteigert wird. In dieser Diplomarbeit werden das Konzept und der Fortschritt im Aufbau eines neuen Talbot - Lau Interferometers fur Metallcluster vorgestellt, das das Ziel hat den aktuellen Massenrekord in der Materiewelleninterferometrie bis zu drei Grosenordnungen zu ubertreffen. Drei Pulse von UV Lasern mit gleichen Zeitabstanden werden von einem Spiegel reflektiert und formen stehende Wellen. Diese Gitter stellen ein Interferometer in der Zeit fur die Teilchen dar. Die Vorteile dieses neuen Interferometers gegenuber aktuellen Experimenten werden erlautert sowie Details der experimentellen Umsetzung und zukunftige Anwendungen in der Metrologie von Clustereigenschaften.
Mit den im Rahmen dieser Arbeit vorgestellten Experimenten an flachen supra- und normalleitenden Mikrowellenresonatoren, sog. Billards, werden zwei verschiedene Zugänge zum Thema Quantenchaos diskutiert. Ein Zugang ist die Analyse der Eigenfrequenzspektren mit den Methoden der Random Matrix Theory (RMT) und anschließendem Vergleich mit dem Verhalten des zum Quantensystem korrespondierenden klassischen Systems. Der zweite Zugang ist die Periodic Orbit Theory (POT), mit deren Hilfe man in der Lage ist, durch Kenntnis der Eigenschaften der klassischen periodischen Orbits (PO) das quantenmechanische Spektrum zu rekonstruieren. Im ersten Teil standen vier Billards aus der Familie der Limaçons im Mittelpunkt, deren klassisches Verhalten den gesamten Bereich von regulärer über gemischte bis zu chaotischer Dynamik abdeckt. Untersucht wurden die beiden Grenzfälle mit regulärem bzw. chaotischem Verhalten und zwei Billards aus dem gemischten Bereich. Beim Übergang zur Quantenmechanik konnte gezeigt werden, daß diese Systeme das gleiche Verhalten bezüglich ihrer Chaotizität aufweisen wie im klassischen Fall. Dazu wurden diese Billards als supraleitende Mikrowellenresonatoren realisiert und das gemessene Eigenfrequenzspektrum gemäß der RMT untersucht. Spurformeln sind die Grundlage für dem zweiten Zugang zu Quantensystemen durch die POT. Reguläre bzw. chaotische Systeme sind nach den etablierten Theorien von Berry und Tabor bzw. Gutzwiller semiklassisch beschreibbar. Ullmo et al. stellten eine Spurformel vor, mit deren Hilfe man in der Lage ist, auch quantenmechanische Systeme mit gemischter Dynamik allein aus den Eigenschaften der PO des klassischen Analogons zu rekonstruieren. Diese Rekonstruktion wurde an den vier Limaçon-Billards erstmals an experimentell untersuchten Systemen durchgeführt. Die ersten klassischen PO der Billards wurden bestimmt und die quantenmechanischen Niveaudichten der einzelnen Billards mittels der Spurformel von Ullmo et al. berechnet. Verglichen wurden die aus der experimentellen und der rekonstruierten Niveaudichte durch Fourier-Transformation erhaltenen Längenspektren. Es zeigte sich bis auf kleinere Abweichungen eine relativ gute Übereinstimmung zwischen Experiment und Theorie. Der zweite Teil dieser Arbeit behandelt Quantenbillards, die im Innern eine endliche Potentialstufe aufweisen. Diese sog. Raysplitting-Billards wurden im Experiment durch eine teilweise Füllung der Kavitäten mit einem festen Dielektrikum realisiert. Im klassisch korrespondierenden System existieren aufgrund des Potentialsprungs zwei verschiedene Typen von PO: die Newtonschen und die nicht-Newtonschen Bahnen. Bei den letzteren handelt es sich um PO, bei denen das Teilchen trotz einer Energie größer der Höhe der Potentialstufe an dieser teilweise reflektiert werden. An zwei Systemen wurde der Einfluß der nicht-Newtonschen Bahnen auf das quantenmechanische Verhalten des Systems diskutiert. Dazu wurde das Spektrum eines supraleitenden Kreisresonators mit einem dielektrischen Halbkreis im Innern vermessen. In den Niveaustatistiken zeigte sich, daß sich das vormals reguläre Verhalten des ungefüllten Kreisbillards durch das Einbringen des Dielektrikums in ein vollständig chaotisches änderte. Dies kam durch die nicht-Newtonschen Bahnen zustande, die auch im Längenspektrum des Billards identifiziert werden konnten. Das zweite System, an dem das Raysplitting untersucht wurde, war ein Viertel-Sinai-Billard, das mit einem kleinen verschiebbaren dielektrischen Rechteck gefüllt war. Hier wurde der Einfluß der Position des Dielektrikums auf die Länge der periodischen Bahnen untersucht. Es zeigte sich, daß nur die nicht-Newtonschen Bahnen außerhalb des Dielektrikums beeinflußt wurden.
Die Welleneigenschaften massiver Teilchen wurden 1923 von Louis deBroglie vorhergesagt. Die experimentelle Untersuchung dieses Superpositions-Prinzips von komplexen Teilchen ist weiterhin ein aktives Forschungsfeld. Neue Techniken in molekularer Materiewelleninterferometrie sind darauf ausgerichtet den Massenbereich von MDa und größer zu untersuchen. Unabhängig vom Aufbau des Interferometers ist ein wichtiger Punkt die Herstellung von neutralen Teilchenstrahlen. Dabei ist die Produktion von wohldefinierten Strahlen aus kalten, neutralen Molekülen in der Gasphase weiterhin eine große Herausforderung. In dieser Dissertation werden zwei unterschiedliche Konzepte von Quellen für molekulare Materiewelleninterferometrie beschrieben, die das Potential haben den Massenbereich in bisherigen Experimenten zu vergrößern. Als erstes wurde Laserdesorption von neutralen, funktionalisierten organischen Molekülen mit Massen bis 25 kDa in Kombination mit VUV Photoionisation untersucht. Die Moleküle wurden intakt von einer Probenoberfläche mittels Laserdesorption heruntergelöst und in der Gasphase ionisiert. Die gemessenen Geschwindigkeitsverteilungen und Ionisationskurven zeigen, dass diese Technik schon in derzeit aufgebauten Interferometern eingesetzt werden kann. Für Materiewelleninterferometrie mit schwereren Teilchen ist eine andere Quelle notwendig. Hierfür wurde die Kopplung einer linearen Radiofrequenzfalle an ein Interferometer untersucht. In einem ersten Schritt wurde eine lineare Ionenfalle mit zerstörungsfreier Detektion entwickelt. Die Molekülionen werden mittels MALDI produziert und durch Fluoreszenz detektiert. In dieser Arbeit konnte das Speichern und die Detektion von Ionenwolken im Massenbereich bis 1 MDa gezeigt werden. Ausserdem wurde in dieser Arbeit ein neuartiges Konzept zur sympathetischen Kühlung von molekularen Ionen unabhängig ihres Masse-zu-Ladung Verhältnis untersucht. Geeignete experimentelle Konditionen wurden in ausführlichen Simulationen gesucht und in Experimenten wurde die Speicherung von schweren und leichten Ionen in einer Zwei-Frequenzfalle untersucht.
In this paper, the five arrangements of optical system are briefly compared with each other, by which the experiments of electron interference and holography have been carried out up to now. Using a Mollenstedt electron static bi-prism as the beam splitter, two operation modes making the experiment successfully in JEM-200CX type electron microscope are presented. Some parameters of the experimental and calculated results are given. Finally, on the basis of our own experience, we propose some points for attention in operating.