Aşırı ultraviyole ışınlarındaki gelişmelerışık kaynağı teknolojisi
Son yıllarda, aşırı ultraviyole yüksek harmonik kaynaklar, güçlü tutarlılıkları, kısa darbe süreleri ve yüksek foton enerjileri nedeniyle elektron dinamikleri alanında geniş ilgi görmüş ve çeşitli spektral ve görüntüleme çalışmalarında kullanılmıştır. Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, buışık kaynağıdaha yüksek tekrarlama frekansına, daha yüksek foton akısı, daha yüksek foton enerjisi ve daha kısa darbe genişliğine doğru gelişmektedir. Bu ilerleme yalnızca aşırı ultraviyole ışık kaynaklarının ölçüm çözünürlüğünü optimize etmekle kalmaz, aynı zamanda gelecekteki teknolojik gelişme eğilimleri için yeni olanaklar da sağlar. Bu nedenle, yüksek tekrarlama frekanslı aşırı ultraviyole ışık kaynağının derinlemesine incelenmesi ve anlaşılması, son teknolojiyi öğrenmek ve uygulamak için büyük önem taşımaktadır.
Femtosaniye ve attosaniye zaman ölçeklerinde elektron spektroskopisi ölçümleri için, tek bir ışında ölçülen olay sayısı genellikle yetersizdir ve bu da düşük frekanslı ışık kaynaklarını güvenilir istatistikler elde etmek için yetersiz hale getirir. Aynı zamanda, düşük foton akısına sahip ışık kaynağı, sınırlı pozlama süresi boyunca mikroskobik görüntülemenin sinyal-gürültü oranını azaltacaktır. Sürekli keşif ve deneyler yoluyla, araştırmacılar yüksek tekrarlama frekanslı aşırı ultraviyole ışığın verim optimizasyonunda ve iletim tasarımında birçok iyileştirme yapmışlardır. Yüksek tekrarlama frekanslı aşırı ultraviyole ışık kaynağıyla birleştirilmiş gelişmiş spektral analiz teknolojisi, malzeme yapısının ve elektronik dinamik sürecinin yüksek hassasiyetli ölçümünü elde etmek için kullanılmıştır.
Aşırı ultraviyole ışık kaynaklarının uygulamaları, örneğin açısal çözümlenmiş elektron spektroskopisi (ARPES) ölçümleri, numuneyi aydınlatmak için aşırı ultraviyole ışık demeti gerektirir. Numunenin yüzeyindeki elektronlar aşırı ultraviyole ışık tarafından sürekli duruma uyarılır ve fotoelektronların kinetik enerjisi ve emisyon Açısı numunenin bant yapısı bilgisini içerir. Açı çözümleme işlevine sahip elektron analizörü yayılan fotoelektronları alır ve numunenin değerlik bandına yakın bant yapısını elde eder. Düşük tekrarlama frekanslı aşırı ultraviyole ışık kaynağı için, tek darbesi çok sayıda foton içerdiğinden, kısa sürede numune yüzeyinde çok sayıda fotoelektronu uyaracak ve Coulomb etkileşimi, uzay yükü etkisi adı verilen fotoelektron kinetik enerjisinin dağılımında ciddi bir genişlemeye neden olacaktır. Uzay yükü etkisinin etkisini azaltmak için, sabit foton akısını korurken her darbede bulunan fotoelektronları azaltmak gerekir, bu nedenlelazerYüksek tekrarlama frekansına sahip aşırı ultraviyole ışık kaynağı üretmek için yüksek tekrarlama frekansına sahip.
Rezonansla güçlendirilmiş boşluk teknolojisi, MHz tekrarlama frekansında yüksek mertebeden harmoniklerin üretilmesini sağlar
60 MHz'e kadar tekrarlama oranına sahip aşırı ultraviyole ışık kaynağı elde etmek için, Birleşik Krallık'taki British Columbia Üniversitesi'ndeki Jones ekibi, pratik bir aşırı ultraviyole ışık kaynağı elde etmek için femtosaniye rezonans geliştirme boşluğunda (fsEC) yüksek mertebeden harmonik üretimi gerçekleştirdi ve bunu zaman-çözümlü açısal çözümlü elektron spektroskopisi (Tr-ARPES) deneylerine uyguladı. Işık kaynağı, 8 ila 40 eV enerji aralığında 60 MHz tekrarlama oranında tek bir harmonikle saniyede 1011 foton sayısından fazla bir foton akısı sağlama kapasitesine sahiptir. fsEC için bir tohum kaynağı olarak iterbiyum katkılı bir fiber lazer sistemi kullandılar ve taşıyıcı zarf ofset frekansı (fCEO) gürültüsünü en aza indirmek ve amplifikatör zincirinin sonunda iyi darbe sıkıştırma özelliklerini korumak için özelleştirilmiş bir lazer sistemi tasarımıyla darbe özelliklerini kontrol ettiler. fsEC içinde kararlı rezonans iyileştirmesi elde etmek için, geri besleme kontrolü için üç servo kontrol döngüsü kullanırlar ve bu da iki serbestlik derecesinde aktif stabilizasyonla sonuçlanır: fsEC içindeki darbe döngüsünün gidiş-dönüş süresi, lazer darbe periyoduyla ve elektrik alan taşıyıcısının darbe zarfına göre faz kaymasıyla (yani, taşıyıcı zarf fazı, ϕCEO) eşleşir.
Çalışma gazı olarak kripton gazı kullanarak araştırma ekibi fsEC'de daha yüksek mertebeden harmoniklerin üretilmesini başardı. Grafitin Tr-ARPES ölçümlerini gerçekleştirdiler ve hızlı termiasyonu ve ardından termal olarak uyarılmamış elektron popülasyonlarının yavaş rekombinasyonunu ve ayrıca 0,6 eV'nin üzerindeki Fermi seviyesine yakın termal olarak doğrudan uyarılmamış durumların dinamiklerini gözlemlediler. Bu ışık kaynağı karmaşık malzemelerin elektronik yapısını incelemek için önemli bir araç sağlar. Ancak fsEC'de yüksek mertebeden harmoniklerin üretilmesi, rezonansla geliştirilmiş boşluğun geliştirme katını büyük ölçüde etkileyecek olan yansıtma, dispersiyon telafisi, boşluk uzunluğunun ince ayarı ve senkronizasyon kilitlemesi için çok yüksek gereksinimlere sahiptir. Aynı zamanda, boşluğun odak noktasındaki plazmanın doğrusal olmayan faz tepkisi de bir zorluktur. Bu nedenle, şu anda, bu tür ışık kaynağı ana akım aşırı ultraviyoleyüksek harmonik ışık kaynağı.
Gönderi zamanı: 29-Nis-2024