Həddindən artıq ultrabənövşəyi şüalanmada irəliləyişlərişıq mənbəyi texnologiyası
Son illərdə güclü koherentliyi, qısa impuls müddəti və yüksək foton enerjisi səbəbindən elektron dinamikası sahəsində geniş diqqət çəkən həddindən artıq ultrabənövşəyi yüksək harmonik mənbələr müxtəlif spektral və görüntüləmə tədqiqatlarında istifadə edilmişdir. Texnologiyanın inkişafı ilə buişıq mənbəyidaha yüksək təkrar tezliyi, daha yüksək foton axını, daha yüksək foton enerjisi və daha qısa impuls genişliyi istiqamətində inkişaf edir. Bu irəliləyiş yalnız həddindən artıq ultrabənövşəyi işıq mənbələrinin ölçmə qətnaməsini optimallaşdırmaqla yanaşı, gələcək texnoloji inkişaf tendensiyaları üçün yeni imkanlar da yaradır. Buna görə də, yüksək təkrar tezliyi olan həddindən artıq ultrabənövşəyi işıq mənbəyinin dərindən öyrənilməsi və anlaşılması qabaqcıl texnologiyanın mənimsənilməsi və tətbiqi üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir.
Femtosaniyəli və attosaniyəli zaman şkalalarında elektron spektroskopiya ölçmələri üçün tək bir şüada ölçülən hadisələrin sayı çox vaxt qeyri-kafi olur və bu da aşağı təkrar tezlikli işıq mənbələrini etibarlı statistika əldə etmək üçün qeyri-kafi edir. Eyni zamanda, aşağı foton axını olan işıq mənbəyi məhdud ekspozisiya müddəti ərzində mikroskopik görüntüləmənin siqnal-səs-küy nisbətini azaldacaq. Davamlı tədqiqat və təcrübələr vasitəsilə tədqiqatçılar yüksək təkrar tezlikli ekstremal ultrabənövşəyi işığın məhsuldarlıq optimallaşdırılması və ötürmə dizaynında bir çox irəliləyişlər əldə ediblər. Yüksək təkrar tezlikli ekstremal ultrabənövşəyi işıq mənbəyi ilə birləşdirilmiş qabaqcıl spektral analiz texnologiyası material strukturunun və elektron dinamik prosesin yüksək dəqiqliklə ölçülməsinə nail olmaq üçün istifadə edilmişdir.
Bucaqlı həllolma elektron spektroskopiyası (ARPES) ölçmələri kimi həddindən artıq ultrabənövşəyi işıq mənbələrinin tətbiqi nümunəni işıqlandırmaq üçün həddindən artıq ultrabənövşəyi işıq şüası tələb edir. Nümunənin səthindəki elektronlar həddindən artıq ultrabənövşəyi işıq tərəfindən davamlı vəziyyətə gətirilir və fotoelektronların kinetik enerjisi və emissiya bucağı nümunənin zolaq quruluşu məlumatlarını ehtiva edir. Bucaq həllolma funksiyasına malik elektron analizatoru şüalanan fotoelektronları qəbul edir və nümunənin valent zolağına yaxın zolaq quruluşunu əldə edir. Aşağı təkrarlanma tezlikli həddindən artıq ultrabənövşəyi işıq mənbəyi üçün, tək impulsu çox sayda foton ehtiva etdiyi üçün, qısa müddət ərzində nümunə səthində çox sayda fotoelektronu həyəcanlandıracaq və Kulon qarşılıqlı təsiri fotoelektron kinetik enerjisinin paylanmasının ciddi şəkildə genişlənməsinə səbəb olacaq ki, bu da fəza yük effekti adlanır. Fəza yük effektinin təsirini azaltmaq üçün sabit foton axınını qoruyarkən hər bir impulsda olan fotoelektronları azaltmaq lazımdır, buna görə də hərəkətə gətirmək lazımdır.lazeryüksək təkrar tezliyi ilə həddindən artıq ultrabənövşəyi işıq mənbəyi istehsal etmək.
Rezonans gücləndirilmiş boşluq texnologiyası MHz təkrar tezliyində yüksək dərəcəli harmoniklərin yaranmasını həyata keçirir
60 MHz-ə qədər təkrarlanma sürətinə malik ekstremal ultrabənövşəyi işıq mənbəyi əldə etmək üçün Birləşmiş Krallıqdakı Britaniya Kolumbiyası Universitetinin Cons komandası praktik ekstremal ultrabənövşəyi işıq mənbəyi əldə etmək üçün femtosaniyəli rezonans gücləndirmə boşluğunda (fsEC) yüksək dərəcəli harmonik generasiya həyata keçirdi və onu zamanla həll olunan bucaqlı həll olunan elektron spektroskopiyası (Tr-ARPES) təcrübələrinə tətbiq etdi. İşıq mənbəyi, 8 ilə 40 eV enerji diapazonunda 60 MHz təkrarlanma sürətində tək harmoniklə saniyədə 1011-dən çox foton sayı olan foton axını ötürməyə qadirdir. Onlar fsEC üçün toxum mənbəyi kimi itterbiumla aşqarlanmış lifli lazer sistemindən istifadə etdilər və daşıyıcı zərf ofset tezliyi (fCEO) səs-küyünü minimuma endirmək və gücləndirici zəncirinin sonunda yaxşı impuls sıxılma xüsusiyyətlərini qorumaq üçün xüsusi lazer sistemi dizaynı vasitəsilə impuls xüsusiyyətlərini idarə etdilər. fsEC daxilində sabit rezonans gücləndirməsinə nail olmaq üçün, geribildirim nəzarəti üçün üç servo idarəetmə döngəsindən istifadə edirlər və nəticədə iki sərbəstlik dərəcəsi ilə aktiv sabitləşmə əldə edilir: fsEC daxilində impuls dövrünün dövr etmə müddəti lazer impuls dövrünə və elektrik sahəsi daşıyıcısının impuls örtüyünə (yəni, daşıyıcı örtük fazası, ϕCEO) nisbətən faza dəyişməsi ilə uyğun gəlir.
Kripton qazını işçi qaz kimi istifadə etməklə tədqiqat qrupu fsEC-də daha yüksək tərtibli harmoniklərin yaranmasına nail oldu. Onlar qrafitin Tr-ARPES ölçmələrini apardılar və qeyri-termial həyəcanlanmış elektron populyasiyalarının sürətli termisiyasını və sonrakı yavaş rekombinasiyasını, eləcə də 0,6 eV-dən yuxarı Fermi səviyyəsinə yaxın qeyri-termial birbaşa həyəcanlanmış vəziyyətlərin dinamikasını müşahidə etdilər. Bu işıq mənbəyi mürəkkəb materialların elektron quruluşunu öyrənmək üçün vacib bir vasitə təmin edir. Bununla belə, fsEC-də yüksək tərtibli harmoniklərin yaranması əks etdirmə, dispersiya kompensasiyası, boşluq uzunluğunun incə tənzimlənməsi və sinxronizasiya kilidlənməsi üçün çox yüksək tələblərə malikdir ki, bu da rezonansla gücləndirilmiş boşluğun gücləndirmə qatına böyük təsir göstərəcəkdir. Eyni zamanda, boşluğun fokus nöqtəsində plazmanın qeyri-xətti faza reaksiyası da çətinlik yaradır. Buna görə də, hazırda bu cür işıq mənbəyi əsas ekstremal ultrabənövşəyi şüaya çevrilməyib.yüksək harmonik işıq mənbəyi.
Yazı vaxtı: 29 aprel 2024