Առաջընթաց ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրների տեխնոլոգիայի մեջ

Առաջընթաց է ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույնլույսի աղբյուրի տեխնոլոգիա

Վերջին տարիներին ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն բարձր ներդաշնակ աղբյուրները լայն ուշադրություն են գրավել էլեկտրոնների դինամիկայի ոլորտում՝ շնորհիվ իրենց ուժեղ համակցվածության, կարճ իմպուլսի տևողության և բարձր ֆոտոնների էներգիայի, և օգտագործվել են տարբեր սպեկտրային և պատկերային հետազոտություններում: Տեխնոլոգիաների առաջընթացով սալույսի աղբյուրզարգանում է դեպի ավելի բարձր կրկնվող հաճախականություն, ավելի բարձր ֆոտոնային հոսք, ավելի բարձր ֆոտոնների էներգիա և ավելի կարճ իմպուլսի լայնություն: Այս առաջընթացը ոչ միայն օպտիմալացնում է ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրների չափման լուծումը, այլև նոր հնարավորություններ է տալիս ապագա տեխնոլոգիական զարգացման միտումների համար: Հետևաբար, բարձր կրկնվող հաճախականության ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրի խորը ուսումնասիրությունն ու ըմբռնումը մեծ նշանակություն ունի նորագույն տեխնոլոգիաների յուրացման և կիրառման համար:

Էլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայի չափումների համար ֆեմտովայրկյան և ատտվայրկյանական ժամանակային սանդղակով, մեկ ճառագայթով չափված իրադարձությունների քանակը հաճախ անբավարար է, ինչը թույլ է տալիս ցածր հաճախականությամբ լույսի աղբյուրները դարձնել անբավարար հուսալի վիճակագրություն ստանալու համար: Միևնույն ժամանակ, լույսի աղբյուրը ցածր ֆոտոնային հոսքով կնվազեցնի միկրոսկոպիկ պատկերման ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը սահմանափակ ազդեցության ժամանակ: Շարունակական հետախուզման և փորձերի միջոցով հետազոտողները բազմաթիվ բարելավումներ են կատարել բարձր կրկնվող հաճախականությամբ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի եկամտաբերության օպտիմալացման և փոխանցման ձևավորման մեջ: Սպեկտրային վերլուծության առաջադեմ տեխնոլոգիան՝ զուգորդված բարձր կրկնվող հաճախականության ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրի հետ, օգտագործվել է նյութի կառուցվածքի և էլեկտրոնային դինամիկ գործընթացի բարձր ճշգրտության չափման հասնելու համար:

Ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրների կիրառումը, ինչպիսիք են անկյունային լուծված էլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայի (ARPES) չափումները, պահանջում են ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի ճառագայթ՝ նմուշը լուսավորելու համար: Նմուշի մակերևույթի էլեկտրոնները ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսով գրգռվում են մինչև շարունակական վիճակ, իսկ ֆոտոէլեկտրոնների կինետիկ էներգիան և արտանետման անկյունը պարունակում են նմուշի ժապավենի կառուցվածքի մասին տեղեկությունները: Էլեկտրոնային անալիզատորը Angle լուծաչափի ֆունկցիայով ստանում է ճառագայթված ֆոտոէլեկտրոնները և ստանում ժապավենի կառուցվածքը նմուշի վալենտային գոտու մոտ: Ցածր կրկնվող հաճախականության ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուրի դեպքում, քանի որ նրա մեկ իմպուլսը պարունակում է մեծ թվով ֆոտոններ, այն կարճ ժամանակում կգրգռի մեծ թվով ֆոտոէլեկտրոններ նմուշի մակերեսին, և Կուլոնյան փոխազդեցությունը կբերի բաշխման լուրջ ընդլայնում: ֆոտոէլեկտրոնի կինետիկ էներգիա, որը կոչվում է տիեզերական լիցքի էֆեկտ։ Տիեզերական լիցքի էֆեկտի ազդեցությունը նվազեցնելու համար անհրաժեշտ է նվազեցնել յուրաքանչյուր իմպուլսում պարունակվող ֆոտոէլեկտրոնները՝ միաժամանակ պահպանելով ֆոտոնների մշտական ​​հոսքը, ուստի անհրաժեշտ է քշելլազերայինբարձր կրկնությունների հաճախականությամբ՝ բարձր կրկնվող հաճախականությամբ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուր արտադրելու համար:

Ռեզոնանսային ուժեղացված խոռոչի տեխնոլոգիան իրականացնում է բարձր կարգի ներդաշնակության ստեղծում ՄՀց կրկնվող հաճախականությամբ
Մինչև 60 ՄՀց կրկնվող արագությամբ ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուր ստանալու համար, Միացյալ Թագավորության Բրիտանական Կոլումբիայի համալսարանի Ջոնսի թիմը բարձր կարգի ներդաշնակության գեներացիա կատարեց ֆեմտովայրկյանական ռեզոնանսային ուժեղացման խոռոչում (fsEC)՝ գործնական արդյունքի հասնելու համար: ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն լույսի աղբյուր և կիրառեց այն ժամանակով լուծված անկյունային լուծված էլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիայի (Tr-ARPES) փորձերի վրա: Լույսի աղբյուրն ի վիճակի է վայրկյանում ավելի քան 1011 ֆոտոն թվով ֆոտոնների հոսք հաղորդել մեկ ներդաշնակությամբ 60 ՄՀց կրկնության արագությամբ 8-ից 40 էՎ էներգիայի միջակայքում: Նրանք օգտագործեցին իտերբիումով դոպավորված մանրաթելային լազերային համակարգ՝ որպես fsEC-ի սերմերի աղբյուր, և վերահսկեցին իմպուլսային բնութագրերը հարմարեցված լազերային համակարգի ձևավորման միջոցով՝ նվազագույնի հասցնելու կրիչի ծրարի օֆսեթ հաճախականության (fCEO) աղմուկը և պահպանելու լավ զարկերակային սեղմման բնութագրերը ուժեղացուցիչի շղթայի վերջում: FsEC-ի ներսում կայուն ռեզոնանսային ուժեղացման հասնելու համար նրանք օգտագործում են երեք սերվո հսկողության օղակներ հետադարձ կապի վերահսկման համար, ինչը հանգեցնում է ակտիվ կայունացման երկու աստիճանի ազատության դեպքում. fsEC-ի ներսում զարկերակային ցիկլային շրջանաձև շրջագայման ժամանակը համապատասխանում է լազերային իմպուլսի ժամանակաշրջանին և փուլային հերթափոխին: էլեկտրական դաշտի կրիչի զարկերակային ծրարի նկատմամբ (այսինքն՝ կրիչի ծրարի փուլ, ϕCEO):

Օգտագործելով կրիպտոն գազը որպես աշխատանքային գազ, հետազոտական ​​թիմը հասավ fsEC-ում ավելի բարձր կարգի ներդաշնակությունների ստեղծմանը: Նրանք կատարեցին գրաֆիտի Tr-ARPES չափումներ և նկատեցին ոչ ջերմային գրգռված էլեկտրոնների պոպուլյացիաների արագ ջերմացում և դանդաղ վերահամակցում, ինչպես նաև ոչ ջերմային ուղղակիորեն գրգռված վիճակների դինամիկան Ֆերմի մակարդակի մոտ 0,6 էՎ-ից բարձր: Լույսի այս աղբյուրը կարևոր գործիք է տալիս բարդ նյութերի էլեկտրոնային կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար։ Այնուամենայնիվ, fsEC-ում բարձր կարգի ներդաշնակությունների ստեղծումը շատ բարձր պահանջներ ունի արտացոլման, ցրման փոխհատուցման, խոռոչի երկարության նուրբ ճշգրտման և համաժամացման կողպման համար, ինչը մեծապես կազդի ռեզոնանսով ուժեղացված խոռոչի ուժեղացման բազմակի վրա: Միևնույն ժամանակ, պլազմայի ոչ գծային փուլային արձագանքը խոռոչի կիզակետային կետում նույնպես մարտահրավեր է: Հետևաբար, ներկայումս այս տեսակի լույսի աղբյուրը չի դարձել հիմնական ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույնըբարձր ներդաշնակ լույսի աղբյուր.