Edistyminen äärimmäisessä ultraviolettivalon lähditekniikassa

Edistykset äärimmäisessä ultravioletissavalonlähdetekniikka

Viime vuosina äärimmäiset ultravioletti -korkeat harmoniset lähteet ovat herättäneet laajaa huomiota elektronidynamiikan alalla niiden voimakkaan johdonmukaisuuden, lyhyen pulssin keston ja korkean fotonienergian vuoksi, ja niitä on käytetty erilaisissa spektri- ja kuvantamistutkimuksissa. Teknologian edistymisen myötä tämävalonlähdekehittyy kohti korkeampaa toistotaajuutta, korkeampaa fotonivirtaa, suurempaa fotonienergiaa ja lyhyempää pulssin leveyttä. Tämä ennakko ei vain optimoi äärimmäisten ultraviolettivalonlähteiden mittausresoluutiota, vaan tarjoaa myös uusia mahdollisuuksia tulevaisuuden teknologisen kehityksen suuntauksiin. Siksi perusteellisella tutkimuksella ja ymmärtämisellä korkean toistotaajuuden äärimmäisestä ultraviolettivalonlähteestä on suuri merkitys huipputeknologian hallitsemiseksi ja soveltamiselle.

Elektronispektroskopiamittauksissa femtosekunnissa ja ATTSECOND -aika -asteikoissa yhdessä säteen mitattujen tapahtumien lukumäärä on usein riittämätön, mikä tekee alhaisista refretatiivisista valolähteistä riittämättömiä luotettavien tilastojen saamiseksi. Samanaikaisesti valonlähde, jolla on alhainen fotonivirta, vähentää mikroskooppisen kuvantamisen signaali-kohinasuhdetta rajoitetun valotusajan aikana. Jatkuvan etsinnän ja kokeiden avulla tutkijat ovat tehneet monia parannuksia korkean toistotaajuuden äärimmäisen ultraviolettivalon saannon optimoinnissa ja lähetyssuunnittelussa. Advanced Spectral Analysis -tekniikkaa yhdistettynä korkean toistotaajuuden äärimmäiseen ultraviolettivalonlähteeseen on käytetty materiaalirakenteen ja elektronisen dynaamisen prosessin suuren tarkkuuden mittauksen saavuttamiseksi.

Extreme Ultraviolet -valonlähteiden, kuten kulman ratkaistu elektronispektroskopian (ARPES) mittaukset, sovellukset vaativat äärimmäisen ultraviolettivalon säteen näytteen valaisemiseksi. Näytteen pinnalla olevat elektronit ovat innostuneita jatkuvasta tilasta äärimmäisen ultraviolettivalon avulla, ja fotoelektronien kineettinen energia ja päästökulma sisältävät näytteen kaistan rakennetiedot. Elektronianalysaattori, jossa on kulman resoluutiofunktio, vastaanottaa säteilytyt fotoelektronit ja saa kaistanrakenteen lähellä näytteen valenssikaistaa. Matalalle toistotaajuudelle äärimmäisen ultraviolettivalonlähde, koska sen yksi pulssi sisältää suuren määrän fotoneja, se herättää suuren määrän fotoelektroneja näytteen pinnalla lyhyessä ajassa, ja Coulomb -vuorovaikutus lisää vakavasti fotoelektronien kineettisen energian jakauman jakautumista, jota kutsutaan avaruusvarausvaikutukseksi. Avaruusvarauksen vaikutuksen vähentämiseksi on välttämätöntä vähentää kunkin pulssin sisältäviä fotoelektroneja säilyttäen vakiofotonivirron, joten on välttämätöntä ajaalaserKorkealla toistotaajuudella tuottaa äärimmäisen ultraviolettivalonlähde, jolla on korkea toistotaajuus.

Resonanssi parantunut onkalotekniikka toteuttaa korkean asteen harmonisten generoinnin MHz: n toistotaajuudella
Äärimmäisen ultraviolettivalonlähteen saamiseksi, jonka toistoaste on jopa 60 MHz, British Columbian yliopiston Jones-ryhmä suoritti korkean järjestyksen harmonisen sukupolven femtosekunnin resonanssin parantamisontelossa (FSEC) käytännöllisen äärimmäisen ultraviolettisen kevyen lähteen saavuttamiseksi (tr-r-arvoinen), joka on ajankohtainen kulmakarvainen). kokeet. Valonlähde pystyy toimittamaan fotonivuon, joka sisältää yli 1011 fotoninumeroa sekunnissa yhdellä harmonisella toistotaajuudella 60 MHz energia -alueella 8–40 eV. He käyttivät Ytterbium-seostettua kuitulaserjärjestelmää FSEC: n siemenlähteenä ja hallittujen pulssiominaisuuksien avulla räätälöidyn laserjärjestelmän suunnittelun avulla kantoaaltokuoren verhojen siirtymätaajuuden (FCEO) melun minimoimiseksi ja hyvien pulssien puristusominaisuuksien ylläpitämiseksi vahvistinketjun lopussa. FSEC: n vakaan resonanssiparannuksen saavuttamiseksi he käyttävät kolmea servoohjaussilmukkaa palautteen hallintaan, mikä johtaa aktiiviseen stabilointiin kahdella vapausasteella: FSEC: n sisällä olevan pulssisyklin edestakainen matka vastaa laserpulssijaksoa ja sähkökentän operaattorin vaihesiirtymistä pulssikoroppiin (eli kantaja -aukonvaiheessa, ϕceo).

Käyttämällä Krypton-kaasua työkaasuna, tutkimusryhmä saavutti FSEC: n korkeamman asteen harmonisten generoinnin. He suorittivat grafiitin ja havaitun nopean lämmityksen ja sen jälkeen, kun muut kuin termisesti viritettyjen elektronipopulaatioiden hitaan rekombinaation, havaitut nopeat lämmitykset sekä termisesti suoraan viritettyjen tilojen dynamiikan lähellä Fermi-tasoa yli 0,6 eV. Tämä valonlähde tarjoaa tärkeän työkalun monimutkaisten materiaalien elektronisen rakenteen tutkimiseen. FSEC: n korkean asteen harmonisten harmonisten generoimisella on kuitenkin erittäin korkeat heijastavuuden, dispersiokorvauksen, ontelon pituuden ja synkronoinnin lukituksen hienosäätöön, mikä vaikuttaa suuresti resonanssia parantavan ontelon parannuskertaan. Samanaikaisesti plasman epälineaarinen vaihevaste ontelon keskipisteessä on myös haaste. Siksi tällä hetkellä tällaisesta valonlähteestä ei ole tullut valtavirran äärimmäistä ultraviolettikorkea harmoninen valonlähde.