文章提出了一种新型多单元射频光电子枪设计，通过定制相位速度剖面直接产生5-15飞秒的兆电子伏特电子束团，无需下游压缩。该设计采用驻波和行波两种实现方式，其中行波版本功率耗散低一个数量级，支持潜在千赫兹重复频率操作。结合瑞士自由电子激光器（SwissFEL）风格的高稳定性C波段射频源，系统预计可实现26飞秒的时间分辨率。这一紧凑、低功耗的解决方案为超快原子和分子动力学研究提供了新工具。
原子和分子动力学的超快时间尺度研究是物理化学、材料科学等领域的重要课题。兆电子伏特超快电子衍射（MeV-UED）技术通过飞秒泵浦激光和探针电子束可实现媲美自由电子激光的时间分辨率，但对厚样品成像仍存在挑战。传统射频光电子枪需依赖下游压缩才能实现亚皮秒束团，导致系统复杂且能效低下。
文章提出在多单元射频光电子枪中通过调控相位速度或单元长度差异，使束团尾部获得更高能量形成能量啁啾，从而实现束团的自发压缩。模拟显示，在11.5个单元且单元长度缩减5-8%时，1-3米下游可产生小于10飞秒的束团，能量3-6兆电子伏特，满足MeV-UED需求。
行波版本通过调整驱动频率（5.715 GHz）和结构温度实现相位速度调控，仅需10兆瓦峰值功率和90瓦平均功率，壁耗散低至29瓦。驻波版本则通过物理缩短单元长度6%实现类似性能，但功率耗散高达2554瓦，且调谐灵活性受限。
在100飞电荷量下，行波枪可产生15飞秒束团，横向发射度24纳米弧度。结合15飞秒泵浦激光和瑞士自由电子激光器级射频稳定性（相位抖动0.026度），系统综合时间分辨率预计达26飞秒。高功率模式可进一步将束团压缩至8飞秒。
相比传统方案，该设计将加速与压缩集成于单一设备，显著降低系统复杂度。行波枪的低功耗特性为千赫兹重复频率操作铺平道路，为超快科学提供了一种紧凑、高效的电子源解决方案。