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 frekansı, daha yüksek foton akısı, daha yüksek foton enerjisi ve daha kısa darbe genişliğine doğru gelişmektedir. Bu gelişme, yalnızca aşırı ultraviyole ışık kaynaklarının ölçüm çözünürlüğünü optimize etmekle kalmaz, aynı zamanda gelecekteki teknolojik gelişme trendleri için de yeni olanaklar sağlar. Bu nedenle, yüksek tekrarlama frekanslı aşırı ultraviyole ışık kaynaklarının derinlemesine incelenmesi ve anlaşılması, en son teknolojiye hakim olmak 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 kaynaklarının güvenilir istatistikler elde etmek için yetersiz kalmasına neden olur. Aynı zamanda, düşük foton akısına sahip ışık kaynağı, sınırlı pozlama süresi boyunca mikroskobik görüntülemenin sinyal-gürültü oranını düşürecektir. Sürekli keşif ve deneyler yoluyla araştırmacılar, yüksek tekrarlama frekanslı aşırı ultraviyole ışığın verim optimizasyonu ve iletim tasarımında birçok iyileştirme sağlamıştır. Gelişmiş spektral analiz teknolojisi ve yüksek tekrarlama frekanslı aşırı ultraviyole ışık kaynağı, malzeme yapısının ve elektronik dinamik prosesin 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 fonksiyonuna 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 geliştirilmiş 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 amacıyla femtosaniye rezonans iyileştirme boşluğunda (fsEC) yüksek mertebeden harmonik üretimi gerçekleştirmiş ve bunu zaman-çözümlü açısal çözümlemeli elektron spektroskopisi (Tr-ARPES) deneylerine uygulamıştır. Işık kaynağı, 8 ila 40 eV enerji aralığında, 60 MHz tekrarlama oranında tek bir harmonikle saniyede 1011 foton sayısından fazla foton akısı sağlama kapasitesine sahiptir. fsEC için bir başlangıç kaynağı olarak iterbiyum katkılı bir fiber lazer sistemi kullanmışlar ve taşıyıcı zarf ofset frekansı (fCEO) gürültüsünü en aza indirmek ve yükselteç zincirinin sonunda iyi darbe sıkıştırma özelliklerini korumak için özelleştirilmiş bir lazer sistemi tasarımıyla darbe özelliklerini kontrol etmişlerdir. 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 eşleşir ve elektrik alan taşıyıcısının darbe zarfına göre faz kayması (yani, taşıyıcı zarf fazı, ϕCEO).
Çalışma gazı olarak kripton gazı kullanan araştırma ekibi, fsEC'de yüksek mertebeden harmoniklerin üretilmesini sağladı. Grafit üzerinde Tr-ARPES ölçümleri gerçekleştirdiler ve termal olarak uyarılmamış elektron popülasyonlarının hızlı termiasyonunu ve ardından yavaş rekombinasyonunu, ayrıca 0,6 eV'nin üzerindeki Fermi seviyesi civarında 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, yansıtma, dispersiyon telafisi, boşluk uzunluğunun hassas ayarı ve senkronizasyon kilitlemesi açısından çok yüksek gereksinimlere sahiptir ve bu, rezonansla güçlendirilmiş boşluğun iyileştirme katını büyük ölçüde etkileyecektir. Aynı zamanda, boşluğun odak noktasındaki plazmanın doğrusal olmayan faz tepkisi de bir zorluktur. Bu nedenle, şu anda bu tür bir ışık kaynağı ana akım aşırı ultraviyole ışık kaynağı haline gelmemiştir.yüksek harmonik ışık kaynağı.
Gönderi zamanı: 29 Nis 2024