Haddan tashqari ultrabinafsha nurlanishidagi yutuqlaryorug'lik manbai texnologiyasi
So'nggi yillarda ultrabinafsha nurlanishning yuqori garmonik manbalari kuchli kogerentligi, qisqa impuls davomiyligi va yuqori foton energiyasi tufayli elektron dinamikasi sohasida keng e'tiborni tortdi va turli spektral va tasviriy tadqiqotlarda qo'llanildi. Texnologiyaning rivojlanishi bilan buyorug'lik manbaiyuqori takrorlanish chastotasi, yuqori foton oqimi, yuqori foton energiyasi va qisqaroq impuls kengligi tomon rivojlanmoqda. Ushbu yutuq nafaqat ekstremal ultrabinafsha yorug'lik manbalarining o'lchash aniqligini optimallashtiradi, balki kelajakdagi texnologik rivojlanish tendentsiyalari uchun yangi imkoniyatlarni ham yaratadi. Shuning uchun, yuqori takrorlanish chastotasidagi ekstremal ultrabinafsha yorug'lik manbasini chuqur o'rganish va tushunish zamonaviy texnologiyalarni o'zlashtirish va qo'llash uchun katta ahamiyatga ega.
Femtosekund va attosekund vaqt shkalalarida elektron spektroskopiya o'lchovlari uchun bitta nurda o'lchangan hodisalar soni ko'pincha yetarli emas, bu esa past chastotali yorug'lik manbalarini ishonchli statistikani olish uchun yetarli emas qiladi. Shu bilan birga, foton oqimi past bo'lgan yorug'lik manbai cheklangan ta'sir qilish vaqtida mikroskopik tasvirlashning signal-shovqin nisbatini kamaytiradi. Doimiy tadqiqotlar va tajribalar orqali tadqiqotchilar yuqori takrorlanish chastotali ekstremal ultrabinafsha nurlarining hosildorligini optimallashtirish va uzatish dizaynida ko'plab yaxshilanishlarga erishdilar. Yuqori takrorlanish chastotali ekstremal ultrabinafsha nur manbai bilan birgalikda ilg'or spektral tahlil texnologiyasi material tuzilishini va elektron dinamik jarayonni yuqori aniqlikda o'lchashga erishish uchun ishlatilgan.
Burchakli aniqlangan elektron spektroskopiyasi (ARPES) o'lchovlari kabi ekstremal ultrabinafsha yorug'lik manbalarining qo'llanilishi namunani yoritish uchun ekstremal ultrabinafsha yorug'lik nurini talab qiladi. Namuna yuzasidagi elektronlar ekstremal ultrabinafsha yorug'lik bilan uzluksiz holatga keltiriladi va fotoelektronlarning kinetik energiyasi va emissiya burchagi namunaning tasma tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Burchakni aniqlashtirish funktsiyasiga ega elektron analizator nurlangan fotoelektronlarni qabul qiladi va namunaning valentlik tasmasiga yaqin tasma tuzilishini oladi. Past takrorlanish chastotasidagi ekstremal ultrabinafsha yorug'lik manbai uchun, uning bitta impulsi ko'p sonli fotonlarni o'z ichiga olganligi sababli, u qisqa vaqt ichida namuna yuzasida ko'p sonli fotoelektronlarni qo'zg'atadi va Kulon o'zaro ta'siri fotoelektron kinetik energiyasining tarqalishini jiddiy ravishda kengaytiradi, bu fazoviy zaryad effekti deb ataladi. Fazoviy zaryad effektining ta'sirini kamaytirish uchun har bir impulsda mavjud bo'lgan fotoelektronlarni doimiy foton oqimini saqlab turish bilan kamaytirish kerak, shuning uchun uni boshqarish keraklazeryuqori takrorlash chastotasi bilan yuqori takrorlash chastotasiga ega ekstremal ultrabinafsha yorug'lik manbasini ishlab chiqarish.
Rezonansni kuchaytiruvchi bo'shliq texnologiyasi MGts takrorlash chastotasida yuqori tartibli garmonikalarni yaratishni amalga oshiradi
60 MGts gacha takrorlanish tezligiga ega ekstremal ultrabinafsha yorug'lik manbasini olish uchun Buyuk Britaniyadagi Britaniya Kolumbiyasi Universitetidagi Jones jamoasi amaliy ekstremal ultrabinafsha yorug'lik manbasiga erishish uchun femtosekundli rezonans kuchaytirish bo'shlig'ida (fsEC) yuqori tartibli garmonik generatsiyani amalga oshirdi va uni vaqt bo'yicha aniqlangan burchakli aniqlangan elektron spektroskopiyasi (Tr-ARPES) tajribalariga qo'lladi. Yorug'lik manbai 8 dan 40 eV gacha bo'lgan energiya diapazonida 60 MGts takrorlanish tezligida bitta garmonik bilan sekundiga 1011 dan ortiq foton sonidan iborat foton oqimini yetkazib berishga qodir. Ular fsEC uchun boshlang'ich manba sifatida ytterbiy bilan qo'shilgan tolali lazer tizimidan foydalanishdi va tashuvchi konvert ofset chastotasi (fCEO) shovqinini minimallashtirish va kuchaytirgich zanjiri oxirida yaxshi impuls siqish xususiyatlarini saqlab qolish uchun moslashtirilgan lazer tizimi dizayni orqali impuls xususiyatlarini nazorat qilishdi. fsEC ichida barqaror rezonans kuchaytirilishiga erishish uchun ular teskari aloqani boshqarish uchun uchta servo boshqaruv halqasidan foydalanadilar, natijada ikki darajali erkinlikda faol stabilizatsiya yuzaga keladi: fsEC ichidagi impuls aylanishining aylanish vaqti lazer impuls davriga va elektr maydon tashuvchisining impuls qobig'iga nisbatan fazaviy siljishiga mos keladi (ya'ni, tashuvchi qobiq fazasi, ϕCEO).
Kripton gazini ishchi gaz sifatida qo'llash orqali tadqiqot guruhi fsEC da yuqori tartibli garmonikalarni yaratishga erishdi. Ular grafitning Tr-ARPES o'lchovlarini amalga oshirdilar va issiqlik bilan qo'zg'almas elektron populyatsiyalarining tez termiatsiyasini va keyinchalik sekin rekombinatsiyasini, shuningdek, 0,6 eV dan yuqori Fermi darajasiga yaqin joyda issiqlik bilan qo'zg'almas to'g'ridan-to'g'ri qo'zg'almas holatlar dinamikasini kuzatdilar. Ushbu yorug'lik manbai murakkab materiallarning elektron tuzilishini o'rganish uchun muhim vosita bo'lib xizmat qiladi. Biroq, fsEC da yuqori tartibli garmonikalarni yaratish aks ettirish, dispersiyani kompensatsiya qilish, bo'shliq uzunligini nozik sozlash va sinxronizatsiyani qulflash uchun juda yuqori talablarga ega, bu esa rezonans bilan kuchaytirilgan bo'shliqning kuchaytirish koeffitsientiga katta ta'sir qiladi. Shu bilan birga, bo'shliqning fokus nuqtasida plazmaning chiziqli bo'lmagan fazaviy javobi ham qiyinchilik tug'diradi. Shuning uchun, hozirgi vaqtda bu turdagi yorug'lik manbai asosiy ekstremal ultrabinafsha nurlanishiga aylanmagan.yuqori garmonik yorug'lik manbai.
Nashr vaqti: 2024-yil 29-aprel