光致電離顯微鏡

同時，直流電場的存在使得里德堡電子的能量超過了經典電離閾，但卻在自由場電離的能量之下。 被電離時，電子初射態的相位決定了其初速的方向，一部分電子正對著二維探測器，而另一部分則遠離二維探測器。 但是在複合電場的作用下，最終電子均朝著探測器的方向運動。

光致電離顯微鏡，在荷蘭科學家於2013年5月24日發表的論文中介紹了光致電離顯微鏡。該裝置運用光致電離和靜電透鏡直接地觀察到氫原子的激發態電子軌道結構實驗首先要產生原子氫，這是通過H2S的光解實現的：使用由Nd:YAG雷射器產生一束偏振方向沿x軸，波長213nm的雷射，提供能量使S-H鍵斷裂，並使H原子獲得z方向的初速度經過真空閥(A)導入第一真空室，接著通過一個3mm的微孔(B)濾去一些不符合要求的粒子，使剩餘的H原子進入第二真空室，第二真空室就是一個VMI光譜儀，在推斥極(C)和提取器(D)兩極間加上808V/cm的電場，在電場和原子核庫侖力的聯合作用下，電子的勢能曲線發生偏移。此時用波長243nm，8ns的脈衝使電子發生了雙光子躍遷，從而使電子從2s軌道激發至2p軌道，電子處於高能狀態就有利於接下來的光致電離。
實驗裝置核心示意圖
接下來發生的是H原子的光致解離，套用了一束窄頻，調諧的波長在365nm~367nm之間的8ns脈衝波將電子激發至里德堡態。在里德堡態上，電子和原子核的距離非常的遠，通過調整雷射的波長，科研人員可以控制其激發態的量子數，從而實現控制波函式節點數的目標。同時，直流電場的存在使得里德堡電子的能量超過了經典電離閾，但卻在自由場電離的能量之下。也就是說，電子無法反向脫離靜電場，但是在其他方向上可以看作自由粒子電子。被電離時，電子初射態的相位決定了其初速的方向，一部分電子正對著二維探測器，而另一部分則遠離二維探測器。但是在複合電場的作用下，最終電子均朝著探測器的方向運動。經過不同軌道到達探測器同一點的電子之間存在著相位差，從而能夠在探測器上呈現出干涉條紋。而在此之前，電子到達靜電變焦稜鏡，這個稜鏡可以使成像放大一個數量級，從而能夠使成像更易於被觀測，最後用CCD照相機將干涉圖樣記錄下來。
稜鏡構造剖面圖
最前最後兩塊稜鏡的電勢相同，這樣做保證了粒子再通過稜鏡前後的能量不發生改變，改變的僅僅是粒子的位置，粒子間的量子相干性不發生改變。
原子被置於電場E中，並用雷射脈衝(藍色箭頭)進行激發。離化的電子的初速度相對於探測器可以有正向反向兩種。這兩種方向的相差會導致干涉，干涉條紋被電磁透鏡放大。