飞秒单电子衍射（femtosecond single-electron diffraction），工学-光学工程-光学传输-瞬态光学，采用单电子脉冲进行衍射的实验。探测电子脉冲的时间分辨特性是实现超快过程四维可视化研究的先决条件。从电子本身来看，电子在真空中传播会因色散效应改变其时间轮廓，即真空色散展宽。同时，由于电子为负电粒子，在其传播过程中不可避免地存在空间电荷引起的脉冲展宽，严重制约着电子衍射系统的时间分辨。为了消除由于空间电荷带来的展宽，进一步提升电子脉冲的时间分辨，德国慕尼黑大学和马克斯•普朗克量子光学研究所研究组提出采用单电子脉冲进行衍射实验，可完全规避空间电荷引起的脉冲展宽，结合微波腔压缩单电子脉冲，预计可压缩单电子脉冲脉宽接近10fs或者可能更低。该方法虽避免了库伦排斥问题，但是利用单电子脉冲进行超快成像的有效性一直是一个争论的问题。2014年首次完成飞秒单电子衍射动力学论证实验，标志着单电子泵浦-探测技术在研究可逆凝聚态物质动力学方面具可行性。当样品尺寸更小且晶胞更大更复杂时，对探测脉冲的要求愈发严格，最终限制实验工作在积分模式（频闪模式）。