Pulsar Physics 基于其通用粒子追踪代码（GPT）发展了一系列委托钻研，旨在解决超快电子衍射（UED）中库仑相互作用引起的脉冲展宽与品质退化问题。多项规划正借助 GPT 进行仿照与优化。

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射频技术回转椭球形库仑爆炸

该规划利用空间电荷效应与经过筛选的初始前提，天生近似椭球形的电子束团，并通过下游射频腔将其沉新压缩。GPT 仿照中导入了由 Superfish 推算的轴对称场图（蕴含静电场、螺线管及射频腔）。束线元件参数的部门寻优工作通过 GPT 多维优化器自动实现。

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有关钻研论文提要

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• 《100 keV 量级单发亚百飞秒电子衍射的电子源概想》
  J. Appl. Phys. 102, 093501 (2007)
  提出一种在 100 keV 能区产生亚百飞秒电子束团的步骤，该束团可用于单发超快电子衍射尝试。通过解析估算与粒子追踪仿照证明，借助已有技术可在桌面装置上产生 100 keV、0.1 pC、30 fs 的电子束团，束斑幼于 500 ?m，横向有关长度 3 nm。系统运行于空间电荷主导区，利用射频技术再压缩能量有关束团，克服库仑膨胀，提供单发超快电子衍射源概想。

• 《用于单发飞秒电子衍射的亚相对论空间电荷主导电子束团压缩》
  Phys. Rev. Lett. 105, 264801 (2010)
  展示了将 95 keV、空间电荷主导的电子束团压缩为亚百飞秒时长。束团拥有足够电荷量（200 fC）与品质，可在多晶金箔上以单发方式获取衍射图样。压缩通过 3 GHz 射频腔振荡电场回转空间电荷引发的速度啁啾实现，达到功夫抖动丈量值为 80 fs。

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通过相对论效应削减空间电荷力：兆伏级电子能量

该规划可将 GPT 在高能利用中的尺度职能（如导入射频场图、表部透镜和加快结构）直接用于仿照。GPT 与 DESY 及罗斯托克大学合作开发的粒子仿照空间电荷模型在精杜纂效能上均阐发杰出。

• 《兆伏电子束超快功夫分辨电子衍射》
  Appl. Phys. Lett. 89, 184109 (2006)
  利用射频时日极电子枪产生 5.4 MeV 电子束，在斯坦福直线加快器进行单发衍射尝试观测 160 nm 铝箔的衍射图样。GPT 仿照了局与尝试吻合优良，预示 100 fs 功夫分辨单发衍射尝试可行。

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低电荷高沉复频率脉冲规划

当单脉冲电子数远幼于千个时，GPT 的 PIC 空间电荷模型不再合用，转而选取点对点模型推算少数电子间的空间电荷与随机效应。

• 《混合直流-互换电子枪产生飞秒电子脉冲》
  New J. Phys. 9, 451 (2007)
  提出一种直流加快段与射频腔结合的电子枪概想，产生亚相对论、数飞秒电子脉冲。通过削减单束团电荷数并在兆赫兹沉复频率下运行来缓解空间电荷展宽，仿照蕴含提取孔后的散焦效应，具体分析脉宽对各参数的活络度。

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未来发展与 GPT 3 版本

随机效应（无序致加热）在超快电子衍射源中的作用日益凸起。GPT 第 3 版可能推算真实表场中全数成对库仑相互作用，且蕴含相对论效应，在通常 PC 上可处置约 10? 个粒子。

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