Postępy w ekstremalnym ultrafiolecieTechnologia źródła światła
W ostatnich latach ekstremalne źródła harmoniczne ultrafioletowe przyciągnęły szeroką uwagę w dziedzinie dynamiki elektronów ze względu na ich silną koherencję, czas trwania krótkiego impulsu i wysoką energię fotonów, i zostały wykorzystane w różnych badaniach widmowych i obrazowych. Wraz z postępem technologii toźródło światłarozwija się w kierunku wyższej częstotliwości powtarzania, wyższego strumienia fotonu, wyższej energii fotonu i krótszej szerokości impulsu. Ten postęp nie tylko optymalizuje rozdzielczość pomiaru ekstremalnych źródeł światła ultrafioletowego, ale także zapewnia nowe możliwości przyszłych trendów rozwojowych technologicznych. Dlatego dogłębne badanie i zrozumienie wysokiej częstotliwości powtarzania Ekstremalne źródło światła ultrafioletowego ma ogromne znaczenie dla opanowania i stosowania najnowocześniejszej technologii.
W przypadku pomiarów spektroskopii elektronowej w skalach czasowych femtosekundowych i attosekundowych liczba zdarzeń mierzonych w pojedynczej wiązce jest często niewystarczająca, co sprawia, że źródła światła o niskiej powtórności są niewystarczające do uzyskania wiarygodnych statystyk. Jednocześnie źródło światła z niskim strumieniem fotonów zmniejszy stosunek sygnału do szumu obrazowania mikroskopowego w czasie ograniczonego czasu ekspozycji. Poprzez ciągłe badanie i eksperymenty naukowcy dokonali wielu ulepszeń optymalizacji wydajności i projektowania transmisji wysokiej częstotliwości powtarzania ekstremalnego światła ultrafioletowego. Do osiągnięcia wysokiego precyzyjnego pomiaru struktury materiału i elektronicznego procesu dynamicznego zastosowano zaawansowaną technologię analizy spektralnej w połączeniu z ekstremalnym źródłem światła ultrafioletowego o wysokiej częstotliwości powtarzalnej.
Zastosowania ekstremalnych źródeł światła ultrafioletowego, takich jak pomiary spektroskopii elektronowej rozdzielonej kątowej (ARPES), wymagają wiązki ekstremalnego światła ultrafioletowego, aby oświetlić próbkę. Elektrony na powierzchni próbki są wzbudzone do stanu ciągłego przez ekstremalne światło ultrafioletowe, a energia kinetyczna i kąt emisji fotoelektronów zawierają informacje o strukturze pasma próbki. Analizator elektronów z funkcją rozdzielczości kąta odbiera promieniowane fotoelektron i uzyskuje strukturę pasma w pobliżu pasma walencyjnego próbki. W przypadku ekstremalnego źródła światła ultrafioletowego o niskiej powtarzania, ponieważ jego pojedynczy impuls zawiera dużą liczbę fotonów, w krótkim czasie wzbudzi dużą liczbę fotoelektronów na powierzchni próbki, a interakcja Coulomba spowoduje poważne poszerzenie rozkładu energii kinetycznej fotoelektronowej, która nazywa się efektem ładunku przestrzeni. Aby zmniejszyć wpływ efektu ładunku przestrzeni, konieczne jest zmniejszenie fotoelektronów zawartych w każdym impulsie przy jednoczesnym utrzymaniu stałego strumienia fotonu, aby konieczne jest prowadzenielaserz wysoką częstotliwością powtarzania w celu uzyskania ekstremalnego źródła światła ultrafioletowego o wysokiej częstotliwości powtarzania.
Technologia ulepszonej rezonansu realizuje wytwarzanie harmonicznych o wysokim rzędu przy częstotliwości powtarzania MHZ
Aby uzyskać ekstremalne źródło światła ultrafioletowego z wskaźnikiem powtórzeń do 60 MHz, zespół Jones na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej w Wielkiej Brytanii wykonał wytwarzanie harmoniczne wysokiego rzędu w rozdzielczości rezonansu femtosekundowego (FSEC), aby osiągnąć praktyczne ekstremalne źródło światła ultrafioletowego. Źródło światła jest w stanie dostarczyć strumień fotonów o wartości ponad 1011 fotonów na sekundę z jedną harmoniczną przy szybkości powtarzania 60 MHz w zakresie energii od 8 do 40 eV. Wykorzystali system laserowy z włókien domieszkowanych przez itterbium jako źródło nasion dla FSEC i kontrolowanych charakterystyk impulsu poprzez dostosowany projekt systemu laserowego, aby zminimalizować szum częstotliwości przesunięcia obwiedni nośnej (FCEO) i utrzymać dobre charakterystykę kompresji impulsu na końcu łańcucha amplifikowania. Aby osiągnąć stabilne wzmocnienie rezonansu w ramach FSEC, używają trzech serwoterapowych pętli sterowania do kontroli sprzężenia zwrotnego, co powoduje aktywną stabilizację w dwóch stopniach swobody: czas podróży w obie strony w fazie pulsowej w fazie FSEC, odpowiada okresowi impulsu lasera).
Wykorzystując gaz Krypton jako działający gaz, zespół badawczy osiągnął wytwarzanie harmonicznych wyższego rzędu w FSEC. Przeprowadzili pomiary TR-arpes grafitu i zaobserwowali szybką termizację, a następnie powolną rekombinację populacji elektronów nie wzbudzonych, a także dynamikę stanów nie-termalnie bezpośrednio wzbudzonych w pobliżu poziomu Fermiego powyżej 0,6 eV. To źródło światła stanowi ważne narzędzie do badania struktury elektronicznej złożonych materiałów. Jednak generowanie harmonicznych o wysokim rzędu w FSEC ma bardzo wysokie wymagania dotyczące współczynnika współczynnika współczynnika, kompensację dyspersyjną, drobne dostosowanie długości wnęki i blokowanie synchronizacji, co znacznie wpłynie na wielokrotność ulepszenia wnęki wzmocnionej rezonansem. Jednocześnie nieliniowa odpowiedź fazowa osocza w centralnym punkcie wnęki jest również wyzwaniem. Dlatego obecnie tego rodzaju źródło światła nie stało się głównym nurtem ekstremalnym ultrafioletemWysokie źródło światła harmonicznego.
Czas postu: 29-2024 kwietnia