超快自由电子与光之间相互作用的研究进展引入了以前未知的量子物质，量子自由电子wavepackets 1,2,3,4,5。到目前为止，对腔体限制光与量子物质的相互作用的研究集中在绑定的电子系统上，例如原子，量子点和量子电路，这些电路受其固定能状态，光谱范围和选择规则的限制。相比之下，量子自由电子波袋没有这样的限制，但是到目前为止，还没有显示光子腔对量子自由电子波袋的影响。在这里，我们开发了一个平台，用于自由电子相互作用与光子腔的多维纳米级成像和光谱。我们通过连贯的自由电子探测器直接测量腔体寿命，并观察到相互作用强度相对于以前的电子 - photon相互作用实验的相互作用强度的增强阶。我们的自由电子探测可以解析相互作用的时空和能量 - 巨型信息。电子的量子性质通过空间映射电子光谱的拉比振荡来验证。游离电子与空腔光子之间的相互作用可以使软物质或其他对梁敏感材料的低剂量，超快电子显微镜。这种相互作用也可能打开使用自由电子进行量子信息处理和量子传感的路径。未来的研究可以实现自由电子强联耦合6,7，光子量子态合成8和量子非线性现象，例如腔电eptro-optomechanics9。