Edistyy äärimmäisessä ultraviolettisäteilyssävalonlähdetekniikkaa
Viime vuosina äärimmäiset ultraviolettikorkeat harmoniset lähteet ovat herättäneet laajaa huomiota elektronidynamiikan alalla vahvan koherenssinsa, lyhyen pulssikestonsa ja suuren fotonienergiansa ansiosta, ja niitä on käytetty erilaisissa spektri- ja kuvantamistutkimuksissa.Tekniikan kehittyessä tämävalonlähdekehittyy kohti korkeampaa toistotaajuutta, suurempaa fotonivirtaa, korkeampaa fotonienergiaa ja lyhyempää pulssin leveyttä.Tämä edistysaskel ei ainoastaan optimoi äärimmäisten ultraviolettivalonlähteiden mittausresoluutiota, vaan tarjoaa myös uusia mahdollisuuksia tuleville teknologisille kehityssuunnista.Siksi korkean toistotaajuuden äärimmäisen ultraviolettivalolähteen syvällinen tutkiminen ja ymmärtäminen on erittäin tärkeää huipputeknologian hallitsemiseksi ja soveltamiseksi.
Elektronispektroskopiamittauksissa femtosekunti- ja attosekunti-aika-asteikolla yksittäisessä säteessä mitattujen tapahtumien määrä on usein riittämätön, minkä vuoksi matalataajuiset valonlähteet eivät riitä luotettavien tilastojen saamiseksi.Samaan aikaan valonlähde, jolla on pieni fotonivirta, vähentää mikroskooppisen kuvantamisen signaali-kohinasuhdetta rajoitetun valotusajan aikana.Jatkuvan tutkimuksen ja kokeiden avulla tutkijat ovat tehneet monia parannuksia korkean toistotaajuuden äärimmäisen ultraviolettivalon tuoton optimoinnissa ja lähetyssuunnittelussa.Edistynyttä spektrianalyysitekniikkaa yhdistettynä korkean toistotaajuuden äärimmäiseen ultraviolettivalolähteeseen on käytetty materiaalirakenteen ja elektronisen dynaamisen prosessin korkean tarkkuuden mittaamiseen.
Äärimmäisen ultraviolettivalolähteiden sovellukset, kuten ARPES-mittaukset, vaativat äärimmäisen ultraviolettivalonsäteen näytteen valaisemiseen.Näytteen pinnalla olevat elektronit virittyvät jatkuvaan tilaan äärimmäisen ultraviolettivalon vaikutuksesta, ja fotoelektronien kineettinen energia ja emissiokulma sisältävät näytteen kaistarakenneinformaation.Kulmaresoluutiotoiminnolla varustettu elektronianalysaattori vastaanottaa säteilevät fotoelektronit ja saa kaistarakenteen lähellä näytteen valenssikaistaa.Pienen toistotaajuuden äärimmäisen ultraviolettivalolähteen tapauksessa, koska sen yksittäinen pulssi sisältää suuren määrän fotoneja, se herättää suuren määrän fotoelektroneja näytteen pinnalla lyhyessä ajassa, ja Coulombin vuorovaikutus saa aikaan jakauman vakavan levenemisen. valoelektronien kineettistä energiaa, jota kutsutaan avaruusvarausilmiöksi.Avaruusvarausvaikutuksen vähentämiseksi on tarpeen vähentää jokaisen pulssin sisältämiä fotoelektroneja samalla kun säilytetään vakio fotonivirta, joten on välttämätöntä ohjatalaserkorkealla toistotaajuudella äärimmäisen ultraviolettivalolähteen tuottamiseksi suurella toistotaajuudella.
Resonanssitehostettu onkalotekniikka tuottaa korkealuokkaisia harmonisia MHz:n toistotaajuudella
Saadakseen äärimmäisen ultraviolettivalolähteen, jonka toistotaajuus on jopa 60 MHz, Jones-tiimi Brittiläisen Kolumbian yliopistossa Yhdistyneessä kuningaskunnassa suoritti korkean tason harmonisen generoinnin femtosekundin resonanssin vahvistusontelossa (fsEC). äärimmäisen ultraviolettivalolähteen ja sovellettiin sitä aikaresoluutioisen kulmaerotteisen elektronispektroskopian (Tr-ARPES) kokeisiin.Valonlähde pystyy tuottamaan yli 1011 fotonilukua sekunnissa yhdellä harmonisella 60 MHz toistotaajuudella energia-alueella 8-40 eV.He käyttivät ytterbium-seostettua kuitulaserjärjestelmää fsEC:n siemenlähteenä ja kontrolloivat pulssiominaisuuksia räätälöidyn laserjärjestelmän suunnittelun avulla kantoaallon verhokäyrän siirtymätaajuuden (fCEO) kohinan minimoimiseksi ja hyvien pulssin pakkausominaisuuksien ylläpitämiseksi vahvistinketjun päässä.Vakaan resonanssin tehostamisen saavuttamiseksi fsEC:ssä ne käyttävät kolmea servo-ohjaussilmukkaa takaisinkytkennän ohjaukseen, mikä johtaa aktiiviseen stabilointiin kahdella vapausasteella: fsEC:n pulssin kiertoaika vastaa laserpulssijaksoa ja vaihesiirto. sähkökentän kantoaallon arvo pulssin verhokäyrän suhteen (eli kantoaallon verhokäyrän vaihe, ϕCEO).
Käyttämällä kryptonkaasua työkaasuna tutkimusryhmä saavutti korkeamman asteen harmonisten syntymisen fsEC:ssä.He suorittivat grafiitin Tr-ARPES-mittauksia ja havaitsivat ei-termisesti virittyneiden elektronipopulaatioiden nopeaa terminaatiota ja sitä seuraavaa hidasta rekombinaatiota sekä ei-termisesti suoraan virittyneiden tilojen dynamiikkaa lähellä Fermi-tasoa yli 0,6 eV.Tämä valonlähde on tärkeä työkalu monimutkaisten materiaalien elektronisen rakenteen tutkimiseen.Korkean kertaluvun harmonisten generoinnilla fsEC:ssä on kuitenkin erittäin korkeat vaatimukset heijastavuuden, dispersion kompensoinnin, onkalon pituuden hienosäädön ja synkronoinnin lukituksen suhteen, mikä vaikuttaa suuresti resonanssivahvisteisen onkalon vahvistuskerrokseen.Samaan aikaan plasman epälineaarinen vaihevaste ontelon polttopisteessä on myös haaste.Siksi tällä hetkellä tällaisesta valonlähteestä ei ole tullut valtavirran äärimmäinen ultraviolettikorkea harmoninen valonlähde.
Postitusaika: 29.4.2024