Përparimet në ultravjollcë ekstremeteknologjia e burimit të dritës
Në vitet e fundit, burimet ekstreme ultraviolete me harmonika të larta kanë tërhequr vëmendje të gjerë në fushën e dinamikës së elektroneve për shkak të koherencës së tyre të fortë, kohëzgjatjes së shkurtër të pulsit dhe energjisë së lartë të fotonit, dhe janë përdorur në studime të ndryshme spektrale dhe imazherike. Me përparimin e teknologjisë, kjoburim dritepo zhvillohet drejt frekuencës më të lartë të përsëritjes, fluksit më të lartë të fotoneve, energjisë më të lartë të fotoneve dhe gjerësisë më të shkurtër të pulsit. Ky përparim jo vetëm që optimizon rezolucionin e matjes së burimeve ekstreme të dritës ultravjollcë, por gjithashtu ofron mundësi të reja për trendet e ardhshme të zhvillimit teknologjik. Prandaj, studimi dhe kuptimi i thelluar i burimit ekstrem të dritës ultravjollcë me frekuencë të lartë përsëritjeje është me rëndësi të madhe për zotërimin dhe zbatimin e teknologjisë së përparuar.
Për matjet e spektroskopisë elektronike në shkallët kohore femtosekonda dhe atosekonda, numri i ngjarjeve të matura në një rreze të vetme është shpesh i pamjaftueshëm, duke i bërë burimet e dritës me rifrekkuencë të ulët të pamjaftueshme për të marrë statistika të besueshme. Në të njëjtën kohë, burimi i dritës me fluks të ulët fotoni do të zvogëlojë raportin sinjal-zhurmë të imazheve mikroskopike gjatë kohës së kufizuar të ekspozimit. Përmes eksplorimit dhe eksperimenteve të vazhdueshme, studiuesit kanë bërë shumë përmirësime në optimizimin e rendimentit dhe projektimin e transmetimit të dritës ultravjollcë ekstreme me frekuencë të lartë përsëritjeje. Teknologjia e përparuar e analizës spektrale e kombinuar me burimin e dritës ultravjollcë ekstreme me frekuencë të lartë përsëritjeje është përdorur për të arritur matjen me saktësi të lartë të strukturës së materialit dhe procesit dinamik elektronik.
Zbatimet e burimeve ekstreme të dritës ultraviolet, siç janë matjet e spektroskopisë këndore të elektroneve të zgjidhura (ARPES), kërkojnë një rreze drite ultraviolet ekstreme për të ndriçuar mostrën. Elektronet në sipërfaqen e mostrës ngacmohen në gjendje të vazhdueshme nga drita ultraviolet ekstreme, dhe energjia kinetike dhe këndi i emetimit të fotoelektroneve përmbajnë informacionin e strukturës së brezit të mostrës. Analizuesi i elektroneve me funksionin e rezolucionit të këndit merr fotoelektronet e rrezatuara dhe merr strukturën e brezit pranë brezit të valencës së mostrës. Për burimin e dritës ultraviolet ekstreme me frekuencë të ulët përsëritjeje, për shkak se pulsi i tij i vetëm përmban një numër të madh fotonesh, ai do të ngacmojë një numër të madh fotoelektronesh në sipërfaqen e mostrës në një kohë të shkurtër, dhe bashkëveprimi i Kulombit do të sjellë një zgjerim serioz të shpërndarjes së energjisë kinetike të fotoelektroneve, e cila quhet efekti i ngarkesës hapësinore. Për të zvogëluar ndikimin e efektit të ngarkesës hapësinore, është e nevojshme të zvogëlohen fotoelektronet e përfshira në secilin puls duke ruajtur fluksin konstant të fotoneve, kështu që është e nevojshme të drejtohetlazerme frekuencë të lartë përsëritjeje për të prodhuar burimin ekstrem të dritës ultravjollcë me frekuencë të lartë përsëritjeje.
Teknologjia e zgavrës së përmirësuar me rezonancë realizon gjenerimin e harmonikave të rendit të lartë në frekuencën e përsëritjes MHz
Për të përftuar një burim drite ultraviolet ekstrem me një shpejtësi përsëritjeje deri në 60 MHz, ekipi i Jones në Universitetin e British Columbia në Mbretërinë e Bashkuar kreu gjenerim harmonik të rendit të lartë në një zgavër të përforcimit të rezonancës femtosekondë (fsEC) për të arritur një burim praktik të dritës ultraviolet ekstrem dhe e aplikoi atë në eksperimente spektroskopie elektronike këndore të zgjidhura me zgjidhje kohore (Tr-ARPES). Burimi i dritës është i aftë të japë një fluks fotoni prej më shumë se 1011 numrash fotoni për sekondë me një harmonik të vetëm me një shpejtësi përsëritjeje prej 60 MHz në diapazonin e energjisë prej 8 deri në 40 eV. Ata përdorën një sistem lazeri me fibra të dopuar me iterbium si një burim fillestar për fsEC dhe kontrolluan karakteristikat e pulsit përmes një dizajni të personalizuar të sistemit lazer për të minimizuar zhurmën e frekuencës së zhvendosjes së zarfit të bartësit (fCEO) dhe për të ruajtur karakteristika të mira të kompresimit të pulsit në fund të zinxhirit të amplifikatorit. Për të arritur një përmirësim të qëndrueshëm të rezonancës brenda fsEC, ata përdorin tre sythe servo kontrolli për kontrollin e reagimit, duke rezultuar në stabilizim aktiv në dy shkallë lirie: koha e udhëtimit vajtje-ardhje e ciklit të pulsit brenda fsEC përputhet me periudhën e pulsit të lazerit dhe zhvendosja e fazës së bartësit të fushës elektrike në lidhje me mbështjellësin e pulsit (domethënë, faza e mbështjellësit të bartësit, ϕCEO).
Duke përdorur gazin kripton si gaz pune, ekipi i kërkimit arriti gjenerimin e harmonikave të rendit të lartë në fsEC. Ata kryen matje Tr-ARPES të grafitit dhe vëzhguan termizimin e shpejtë dhe rekombinimin e mëvonshëm të ngadaltë të popullatave të elektroneve jo të ngacmuara termikisht, si dhe dinamikën e gjendjeve jo të ngacmuara drejtpërdrejt termikisht pranë nivelit Fermi mbi 0.6 eV. Ky burim drite ofron një mjet të rëndësishëm për studimin e strukturës elektronike të materialeve komplekse. Megjithatë, gjenerimi i harmonikave të rendit të lartë në fsEC ka kërkesa shumë të larta për reflektivitet, kompensim të shpërndarjes, rregullim të imët të gjatësisë së zgavrës dhe bllokim të sinkronizimit, të cilat do të ndikojnë shumë në shumëfishin e përforcimit të zgavrës së përforcuar me rezonancë. Në të njëjtën kohë, përgjigja jolineare e fazës së plazmës në pikën fokale të zgavrës është gjithashtu një sfidë. Prandaj, aktualisht, ky lloj burimi drite nuk është bërë burimi kryesor i rrezeve ultravjollcë ekstreme.burim drite me harmoni të lartë.
Koha e postimit: 29 Prill 2024