超快电子显微镜（UEM）[[1], [2], [3], [4]]和超快电子衍射（UED）[5,6]能够直接观察到从纳米到埃尺度的瞬态结构动态，从而能够研究凝聚态和分子系统中的相变[[7], [8], [9], [10]]、晶格振动[11,12]、电荷传输[[13], [14], [15]]以及各种非平衡现象[[16], [17], [18]]。在这些技术中，可实现的时间分辨率最终取决于探针电子脉冲的持续时间以及样品处泵浦-探针定时的一致性。在亚相对论性（100–300 keV）仪器中，由于从光阴极到样品的传播过程中存在纵向速度色散和空间电荷力，多电子脉冲会迅速展宽[19,20]。通过缩短源到样品的距离[6]和采用强早期加速场[21]等方法可以部分缓解这种展宽，从而实现亚皮秒级的操作。然而，在实际有用的电荷水平下实现小于100 fs的脉冲持续时间仍然是这一能量范围内的一个重大挑战[22]。
使用射频（RF）压缩场进行主动的纵向相空间操控是一种广泛采用的方法，用来克服这些限制[23,24]。虽然RF腔可以将由空间电荷主导的电子束压缩到小于100 fs的持续时间[25]，但其实际性能受到压缩与时间稳定性之间的权衡。RF相位抖动通常约为100 fs[26,27]，这会直接导致到达时间的波动，因此需要高复杂度的主动同步和反馈[24,28,29]。太赫兹（THz）驱动的压缩方案[[30], [31], [32]]可以实现约80 fs的时间分辨率，但会增加实验的复杂性、需要专用的THz光学设备以及额外的空间。加速到相对论能量可以显著抑制空间电荷效应[33]，当与先进的磁场压缩技术（如双弯曲消像差器[[34], [35], [36]]、高梯度α磁体和低抖动光电注入器[37]结合使用时，已经在MeV范围内生成了几飞秒到小于50 fs的电子束。然而，到目前为止，尚未针对在100–300 keV能量范围内运行的桌面UED/UEM系统展示过这种类型的静态磁场压缩方案，而这种现象在晶体学导向的超快电子实验中仍被广泛使用。
在这里，我们提出并通过数值方法展示了一种仅基于静态磁场的200 keV电子脉冲的无抖动压缩方案。传统的keV范围内的RF压缩方法从根本上受到主动定时不稳定性的限制，包括激光与RF同步不匹配以及RF场的固有相位和幅度抖动。为了解决这些挑战，我们引入了一种被动补偿机制，有效地消除了对时变场的需求，使得压缩过程本质上不受时间抖动的影响。此外，与在MeV范围内广泛使用的典型磁场压缩器（如通道磁体或α磁体）不同，我们的对称Ω型结构适用于keV电子。它保持了严格的共线输入-输出几何形状，从而可以轻松集成到现有的keV级UEM/UEM仪器中。为了验证这一设计，我们建立了一个适用于大弯曲角度的解析色散模型，并进行了全面的三维粒子跟踪模拟，严格考虑了空间电荷效应。此外，我们还研究了在高色散区域进行能量选择性过滤作为抑制非线性相空间效应并进一步缩短压缩脉冲的实际方法，并 quantified了传输电荷和横向束流质量相关的权衡。
