Προόδους στην ακραία υπεριώδη ακτινοβολίατεχνολογία πηγής φωτός
Τα τελευταία χρόνια, οι ακραίες υπεριώδεις πηγές υψηλής αρμονικής έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή στο πεδίο της δυναμικής των ηλεκτρονίων λόγω της ισχυρής συνοχής, της μικρής διάρκειας παλμού και της υψηλής ενέργειας φωτονίων και έχουν χρησιμοποιηθεί σε διάφορες φασματικές και απεικονιστικές μελέτες.Με την πρόοδο της τεχνολογίας, αυτόπηγή φωτόςεξελίσσεται προς υψηλότερη συχνότητα επανάληψης, υψηλότερη ροή φωτονίων, υψηλότερη ενέργεια φωτονίων και μικρότερο πλάτος παλμού.Αυτή η πρόοδος όχι μόνο βελτιστοποιεί την ανάλυση μέτρησης των πηγών υπεριώδους φωτός, αλλά παρέχει επίσης νέες δυνατότητες για μελλοντικές τάσεις τεχνολογικής ανάπτυξης.Ως εκ τούτου, η εις βάθος μελέτη και κατανόηση της πηγής ακραίου υπεριώδους φωτός με υψηλή συχνότητα επανάληψης έχει μεγάλη σημασία για τον έλεγχο και την εφαρμογή τεχνολογίας αιχμής.
Για μετρήσεις φασματοσκοπίας ηλεκτρονίων σε χρονικές κλίμακες femtosecond και attosecond, ο αριθμός των γεγονότων που μετρώνται σε μία μόνο δέσμη είναι συχνά ανεπαρκής, καθιστώντας τις πηγές φωτός χαμηλής συχνότητας ανεπαρκείς για τη λήψη αξιόπιστων στατιστικών.Ταυτόχρονα, η πηγή φωτός με χαμηλή ροή φωτονίων θα μειώσει την αναλογία σήματος προς θόρυβο της μικροσκοπικής απεικόνισης κατά τη διάρκεια του περιορισμένου χρόνου έκθεσης.Μέσω συνεχούς εξερεύνησης και πειραμάτων, οι ερευνητές έχουν κάνει πολλές βελτιώσεις στη βελτιστοποίηση της απόδοσης και στο σχεδιασμό μετάδοσης του ακραίου υπεριώδους φωτός υψηλής συχνότητας.Η προηγμένη τεχνολογία φασματικής ανάλυσης σε συνδυασμό με την πηγή ακραίου υπεριώδους φωτός με υψηλή συχνότητα επανάληψης έχει χρησιμοποιηθεί για την επίτευξη της υψηλής ακρίβειας μέτρησης της δομής του υλικού και της ηλεκτρονικής δυναμικής διαδικασίας.
Οι εφαρμογές ακραίων πηγών υπεριώδους φωτός, όπως οι μετρήσεις με φασματοσκοπία ηλεκτρονίων με ανάλυση γωνίας (ARPES), απαιτούν μια δέσμη ακραίου υπεριώδους φωτός για να φωτίσει το δείγμα.Τα ηλεκτρόνια στην επιφάνεια του δείγματος διεγείρονται στη συνεχή κατάσταση από το ακραίο υπεριώδες φως και η κινητική ενέργεια και η γωνία εκπομπής των φωτοηλεκτρονίων περιέχουν τις πληροφορίες δομής ζώνης του δείγματος.Ο αναλυτής ηλεκτρονίων με συνάρτηση ανάλυσης γωνίας λαμβάνει τα ακτινοβολούμενα φωτοηλεκτρόνια και λαμβάνει τη δομή της ζώνης κοντά στη ζώνη σθένους του δείγματος.Για πηγή ακραίου υπεριώδους φωτός με χαμηλή συχνότητα επανάληψης, επειδή ο μόνος παλμός της περιέχει μεγάλο αριθμό φωτονίων, θα διεγείρει μεγάλο αριθμό φωτοηλεκτρονίων στην επιφάνεια του δείγματος σε σύντομο χρονικό διάστημα και η αλληλεπίδραση Coulomb θα επιφέρει σοβαρή διεύρυνση της κατανομής της κινητικής ενέργειας των φωτοηλεκτρονίων, που ονομάζεται φαινόμενο διαστημικού φορτίου.Προκειμένου να μειωθεί η επίδραση του φαινομένου φορτίου χώρου, είναι απαραίτητο να μειωθούν τα φωτοηλεκτρόνια που περιέχονται σε κάθε παλμό διατηρώντας παράλληλα τη σταθερή ροή φωτονίων, επομένως είναι απαραίτητο να κινηθεί ηλέιζερμε υψηλή συχνότητα επανάληψης για την παραγωγή της ακραίας πηγής υπεριώδους φωτός με υψηλή συχνότητα επανάληψης.
Η τεχνολογία κοιλότητας ενισχυμένης συντονισμού πραγματοποιεί τη δημιουργία αρμονικών υψηλής τάξης στη συχνότητα επανάληψης MHz
Προκειμένου να αποκτήσει μια πηγή ακραίου υπεριώδους φωτός με ρυθμό επανάληψης έως και 60 MHz, η ομάδα Jones στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας στο Ηνωμένο Βασίλειο πραγματοποίησε παραγωγή αρμονικών υψηλής τάξης σε μια κοιλότητα ενίσχυσης συντονισμού femtosecond (fsEC) για να επιτύχει μια πρακτική ακραία πηγή υπεριώδους φωτός και την εφάρμοσε σε πειράματα φασματοσκοπίας ηλεκτρονίων με γωνιακή ανάλυση (Tr-ARPES).Η πηγή φωτός είναι ικανή να παρέχει ροή φωτονίων με περισσότερους από 1011 αριθμούς φωτονίων ανά δευτερόλεπτο με μία μόνο αρμονική με ρυθμό επανάληψης 60 MHz στην περιοχή ενέργειας από 8 έως 40 eV.Χρησιμοποίησαν ένα σύστημα λέιζερ ινών με πρόσμειξη υττερβίου ως πηγή σποράς για το fsEC και έλεγξαν τα χαρακτηριστικά παλμού μέσω προσαρμοσμένου σχεδιασμού συστήματος λέιζερ για να ελαχιστοποιήσουν τον θόρυβο μετατόπισης συχνότητας φακέλου (fCEO) και να διατηρήσουν καλά χαρακτηριστικά συμπίεσης παλμού στο τέλος της αλυσίδας του ενισχυτή.Για να επιτύχουν σταθερή βελτίωση συντονισμού εντός του fsEC, χρησιμοποιούν τρεις βρόχους σερβοελέγχου για έλεγχο ανάδρασης, με αποτέλεσμα ενεργή σταθεροποίηση σε δύο βαθμούς ελευθερίας: ο χρόνος επιστροφής του κύκλου παλμού εντός του fsEC ταιριάζει με την περίοδο παλμού λέιζερ και τη μετατόπιση φάσης του φορέα ηλεκτρικού πεδίου σε σχέση με το περίβλημα του παλμού (δηλαδή, φάση φακέλου φορέα, ϕCEO).
Χρησιμοποιώντας αέριο κρυπτό ως το αέριο εργασίας, η ερευνητική ομάδα πέτυχε τη δημιουργία αρμονικών υψηλότερης τάξης στο fsEC.Έκαναν μετρήσεις Tr-ARPES του γραφίτη και παρατήρησαν ταχεία θερμίωση και επακόλουθο αργό ανασυνδυασμό μη θερμικά διεγερμένων πληθυσμών ηλεκτρονίων, καθώς και τη δυναμική των μη θερμικά άμεσα διεγερμένων καταστάσεων κοντά στο επίπεδο Fermi πάνω από 0,6 eV.Αυτή η πηγή φωτός παρέχει ένα σημαντικό εργαλείο για τη μελέτη της ηλεκτρονικής δομής πολύπλοκων υλικών.Ωστόσο, η δημιουργία αρμονικών υψηλής τάξης στο fsEC έχει πολύ υψηλές απαιτήσεις για ανακλαστικότητα, αντιστάθμιση διασποράς, λεπτή ρύθμιση του μήκους της κοιλότητας και κλείδωμα συγχρονισμού, τα οποία θα επηρεάσουν σε μεγάλο βαθμό το πολλαπλάσιο ενίσχυσης της κοιλότητας ενισχυμένου συντονισμού.Ταυτόχρονα, η απόκριση μη γραμμικής φάσης του πλάσματος στο εστιακό σημείο της κοιλότητας είναι επίσης μια πρόκληση.Ως εκ τούτου, προς το παρόν, αυτό το είδος πηγής φωτός δεν έχει γίνει το κύριο ρεύμα υπεριώδους ακτινοβολίαςυψηλής αρμονικής πηγής φωτός.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-29-2024