Առաջընթացներ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրների տեխնոլոգիայում

Առաջընթացներ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ոլորտումլույսի աղբյուրի տեխնոլոգիա

Վերջին տարիներին ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն բարձր հարմոնիկ աղբյուրները լայն ուշադրություն են գրավել էլեկտրոնային դինամիկայի ոլորտում՝ իրենց ուժեղ կոհերենտության, կարճ իմպուլսի տևողության և բարձր ֆոտոնային էներգիայի շնորհիվ, և օգտագործվել են տարբեր սպեկտրալ և պատկերագրական ուսումնասիրություններում: Տեխնոլոգիայի զարգացման հետ մեկտեղ սա...լույսի աղբյուրզարգանում է դեպի ավելի բարձր կրկնության հաճախականություն, ավելի բարձր ֆոտոնային հոսք, ավելի բարձր ֆոտոնային էներգիա և ավելի կարճ իմպուլսային լայնություն: Այս առաջընթացը ոչ միայն օպտիմալացնում է ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրների չափման լուծաչափը, այլև նոր հնարավորություններ է ընձեռում ապագա տեխնոլոգիական զարգացման միտումների համար: Հետևաբար, բարձր կրկնության հաճախականության ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրի խորը ուսումնասիրությունը և հասկացողությունը մեծ նշանակություն ունի առաջատար տեխնոլոգիաների յուրացման և կիրառման համար:

Ֆեմտովայրկյանային և ատտովայրկյանային ժամանակային մասշտաբներով էլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայի չափումների համար մեկ ճառագայթում չափված իրադարձությունների քանակը հաճախ անբավարար է, ինչը ցածր վերահաճախականության լույսի աղբյուրները դարձնում է անբավարար հուսալի վիճակագրություն ստանալու համար: Միևնույն ժամանակ, ցածր ֆոտոնային հոսքով լույսի աղբյուրը կնվազեցնի մանրադիտակային պատկերման ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը սահմանափակ ազդեցության ժամանակ: Շարունակական հետազոտությունների և փորձերի միջոցով հետազոտողները բազմաթիվ բարելավումներ են կատարել բարձր կրկնվող հաճախականության ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի ելքի օպտիմալացման և փոխանցման նախագծման մեջ: Բարձր կրկնվող հաճախականության ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրի հետ համատեղ առաջադեմ սպեկտրալ վերլուծության տեխնոլոգիան օգտագործվել է նյութական կառուցվածքի և էլեկտրոնային դինամիկ գործընթացի բարձր ճշգրտության չափման հասնելու համար:

Ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրների կիրառությունները, ինչպիսիք են անկյունային լուծված էլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայի (ARPES) չափումները, պահանջում են ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի փունջ՝ նմուշը լուսավորելու համար: Նմուշի մակերեսին գտնվող էլեկտրոնները գրգռվում են մինչև անընդհատ վիճակ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի ազդեցությամբ, և ֆոտոէլեկտրոնների կինետիկ էներգիան և ճառագայթման անկյունը պարունակում են նմուշի գոտիային կառուցվածքի մասին տեղեկատվություն: Անկյունային լուծաչափի ֆունկցիայով էլեկտրոնային վերլուծիչը ստանում է ճառագայթված ֆոտոէլեկտրոնները և ստանում նմուշի վալենտային գոտու մոտ գտնվող գոտիային կառուցվածքը: Ցածր կրկնվող հաճախականության ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրի համար, քանի որ դրա մեկ իմպուլսը պարունակում է մեծ թվով ֆոտոններ, այն կարճ ժամանակում կգրգռի մեծ թվով ֆոտոէլեկտրոններ նմուշի մակերեսին, և Կուլոնի փոխազդեցությունը կհանգեցնի ֆոտոէլեկտրոնների կինետիկ էներգիայի բաշխման լուրջ ընդլայնման, որը կոչվում է տարածական լիցքի էֆեկտ: Տարածական լիցքի էֆեկտի ազդեցությունը նվազեցնելու համար անհրաժեշտ է նվազեցնել յուրաքանչյուր իմպուլսում պարունակվող ֆոտոէլեկտրոնների քանակը՝ պահպանելով ֆոտոնային հոսքի կայունությունը, ուստի անհրաժեշտ է խթանել...լազերբարձր կրկնության հաճախականությամբ՝ բարձր կրկնության հաճախականությամբ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուր ստանալու համար։

Ռեզոնանսային ուժեղացված խոռոչային տեխնոլոգիան իրականացնում է բարձր կարգի հարմոնիկների ստեղծում ՄՀց կրկնության հաճախականությամբ
Մինչև 60 ՄՀց կրկնության հաճախականությամբ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուր ստանալու համար, Միացյալ Թագավորության Բրիտանական Կոլումբիայի համալսարանի Ջոնսի թիմը բարձր կարգի հարմոնիկների առաջացում է կատարել ֆեմտովայրկյանային ռեզոնանսային ուժեղացման խոռոչում (fsEC)՝ գործնական ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուր ստանալու համար, և այն կիրառել է ժամանակի լուծմամբ անկյունային լուծմամբ էլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայի (Tr-ARPES) փորձերի համար: Լույսի աղբյուրը կարող է ապահովել վայրկյանում 1011-ից ավելի ֆոտոնային թվերի հոսք՝ մեկ հարմոնիկով՝ 60 ՄՀց կրկնության հաճախականությամբ, 8-ից 40 էՎ էներգետիկ տիրույթում: Նրանք օգտագործել են իտերբիումով լեգիրված մանրաթելային լազերային համակարգ՝ որպես fsEC-ի սկզբնական աղբյուր, և կարգավորել են իմպուլսային բնութագրերը՝ հատուկ լազերային համակարգի դիզայնի միջոցով՝ կրող ծրարի շեղման հաճախականության (fCEO) աղմուկը նվազագույնի հասցնելու և ուժեղացուցիչի շղթայի վերջում իմպուլսային սեղմման լավ բնութագրեր պահպանելու համար: fsEC-ի ներսում կայուն ռեզոնանսային ուժեղացման հասնելու համար նրանք օգտագործում են երեք սերվո կառավարման օղակներ հետադարձ կապի կառավարման համար, ինչը հանգեցնում է ակտիվ կայունացման երկու աստիճանի ազատության դեպքում. fsEC-ի ներսում իմպուլսի ցիկլի շրջանաձև շարժման ժամանակը համապատասխանում է լազերային իմպուլսի պարբերությանը, իսկ էլեկտրական դաշտի կրողի փուլային տեղաշարժը՝ իմպուլսի ծրարի նկատմամբ (այսինքն՝ կրողի ծրարի փուլ, ϕCEO):

Կրիպտոնային գազը որպես աշխատանքային գազ օգտագործելով՝ հետազոտական ​​խումբը հասել է fsEC-ում բարձր կարգի հարմոնիկների ստեղծմանը։ Նրանք կատարել են գրաֆիտի Tr-ARPES չափումներ և դիտարկել են ոչ ջերմային գրգռված էլեկտրոնային պոպուլյացիաների արագ ջերմացում և հետագա դանդաղ վերամիավորում, ինչպես նաև Ֆերմիի մակարդակի մոտ ոչ ջերմային ուղղակիորեն գրգռված վիճակների դինամիկան 0.6 eV-ից բարձր։ Այս լույսի աղբյուրը կարևոր գործիք է բարդ նյութերի էլեկտրոնային կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար։ Այնուամենայնիվ, fsEC-ում բարձր կարգի հարմոնիկների ստեղծումը շատ բարձր պահանջներ ունի անդրադարձունակության, դիսպերսիայի փոխհատուցման, խոռոչի երկարության նուրբ կարգավորման և սինխրոնիզացիայի ամրագրման համար, ինչը մեծապես կազդի ռեզոնանսային ուժեղացված խոռոչի ուժեղացման բազմապատիկի վրա։ Միևնույն ժամանակ, խոռոչի կիզակետում պլազմայի ոչ գծային փուլային արձագանքը նույնպես մարտահրավեր է։ Հետևաբար, ներկայումս այս տեսակի լույսի աղբյուրը չի դարձել ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի հիմնական աղբյուր։բարձր հարմոնիկ լույսի աղբյուր.