本书为“十三五”国家重点图书出版规划项目“核能与核技术出版工程·先进粒子加速器系列”之一。主要内容包括超快科学及相关技术基本概念，激光、X光和电子的性质及参数对比，千伏特超快电子衍射技术及典型应用，加速器中产生、测量及操控超快电子束的技术，兆伏特超快电子衍射及应用，兆伏特超快电子透镜及应用等。本书可供加速器专业师生及从事基于加速器的超快科学研究（如自由电子激光、同步辐射、电镜、超快电子衍射等）人员阅读参考。
人类对物质世界的探索是沿着对越来越高的空间分辨率和越来越高的时间分辨率的追求而展开的，在这个探索的过程中，最重要的努力方向之一便是发展更高空间分辨率和更高时间分辨率的仪器。这些新仪器带来的分辨率的提升往往会带来科学研究中新的发现，并推动人类的知识水平向前发展。例如，望远镜的发明让人类看得更远，有力地打破了长期以来居于统治地位的“地心说”，实现了天文学的根本变革，改变了人类对自然、对自身的看法；显微镜的发明将人类的探索深入到微观世界，将分子、原子、纳米器件等展现在了人们眼前；激光的发明则使得研究更快的过程成为可能，为“超快”和“超小”的融合搭建了桥梁，使得人类能在原子尺度研究超快的动力学过程。
加速器是用人工方法将带电粒子加速到高能量的装置。过去几十年里，加速器在科学研究中发挥着不可替代的作用，推动着人类对物质世界的探索向前发展。加速器过去主要为各类研究提供大科学装置，如用于粒子物理研究的高能对撞机，为材料、化学、能源、生命科学提供X光源（同步辐射和自由电子激光）及中子源（散裂中子源）等。近年来，利用加速器产生的脉冲电子直接用于超快科学研究成为国际上的研究热点之一。
基于加速器的兆伏特能量快快电子探针与X光相比更容易获得，与千伏特低能电子相比具有更低的空间电荷力，同时由于电子对样品的损伤远小于X光，且具有更短的波长可获得更大的倒易空间，因此已广泛用于超快和超小领域的科学研究，是X光自由电子激光大科学装置的有益补充。
基于加速器的兆伏特能量级超快电子衍射和超快电子透镜相关技术及应用方面的研究是国际上近十年来刚刚开展的前沿方向，与自由电子激光类似，均是利用加速器产生的高品质超短电子束开展超快科学的研究。我国在此领域处于国际领先的水平。上海交通大学课题组正在承担此方面的国家重大科研仪器设备研制项目，将研制世界最高水平的基于加速器的超快电子衍射与超快电镜装置。本书将结合课题组近年来的工作对该研究领域进行系统介绍，包含大量课题组对该研究方向的最新理解和新原理、新概念，希望能为同行研究提供有益的参考。
由于编者水平所限，书中存在的不足敬请读者批评指正。
向导，上海交通大学物理与天文学院教授、博导，科技部青年“973”课题首席科学家，上海市“东方学者”特聘教授；国家重大科研仪器研制项目负责人，研究方向为超快电子衍射及超快电子透镜，自由电子激光，先进X光源，高亮度电子束产生及应用。
第1章 超快科学及相关技术
1．1 基本的时间空间尺度及其对应的过程
1．2 泵浦一探测技术
1．3 激光探针
1．3．1 超快荧光光谱
1．3．2 超快抑制光谱
1．3．3 时间分辨角分辨光电子能谱
1．4 X光探针
1．4．1 超快X光光谱
1．4．2 超快X光衍射
1．4．3 超快X光漫散射
1．5 电子探针
1．5．1 电子的德布罗意波长
1．5．2 电子与X光的比较
参考文献
第2章 千伏特超快电子探针技术及应用
2．1 电子散射理论
2．2 晶体衍射理论
2．3 千伏特超快电子衍射技术
2．3．1 千伏特超短电子束产生
2．3．2 千伏特超短电子束测量
2．4 千伏特超快电子衍射应用
2．4．1 晶格振荡
2．4．2 热熔化
2．4．3 非热熔化
2．4．4 结构相变
2．4．5 化学反应动力学
2．5 千伏特超快电子透镜技术
2．5．1 透射电子显微镜
2．5．2 超快电子显微镜
2．6 千伏特超快电子透镜应用
2．6．1 四维电镜的应用
2．6．2 动态电镜的应用j
参考文献
第3章 兆伏特电子产生及测量
3．1 光阴极微波电子枪
3．1．1 光阴极微波电子枪发射度理论
3．1．2 面向自由电子激光的光阴极微波电子枪
3．1．3 面向超快电子衍射的光阴极微波电子枪
3．2 束团压缩技术
3．2．1 基于微波聚束腔的脉宽压缩
3．2．2 基于尾场的脉宽压缩
3．2．3 基于空间电荷力的脉宽压缩
3．3 超短电子束测量
3．3．1 基于频谱信息反推电子束脉宽
3．3．2 基于频谱信息重建电子束时域分布
3．3．3 条纹相机测量电子束时域分布
3．3．4 零相位法测量电子束时域分布
3．3．5 微波偏转腔测量电子束时域分布
3．3．6 太赫兹偏转腔
3．3．7 太赫兹示波器
参考文献
……
第4章 兆伏特超快电子衍射
第5章 兆伏特超快电子透镜
第6章 超快电子探针其他应用及未来展望
索引
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