התקדמות בטכנולוגיית מקור אור אולטרה סגול קיצונית

התקדמות באולטרה סגול קיצוניטכנולוגיית מקור אור

בשנים האחרונות, מקורות הרמוניים גבוהים אולטרה סגולים קיצוניים משכו תשומת לב רחבה בתחום הדינמיקה האלקטרונית בגלל הקוהרנטיות החזקה שלהם, משך הדופק הקצר ואנרגיה פוטון גבוהה, והם שימשו במחקרי ספקטרליות והדמיה שונות. עם קידום הטכנולוגיה, זהמקור אורמתפתח לקראת תדר גבוה יותר, שטף פוטון גבוה יותר, אנרגיית פוטון גבוהה יותר ורוחב דופק קצר יותר. התקדמות זו לא רק מיטבת את רזולוציית המדידה של מקורות אור אולטרה סגולים קיצוניים, אלא גם מספקת אפשרויות חדשות למגמות פיתוח טכנולוגיות עתידיות. לפיכך, המחקר וההבנה המעמיק של מקור האור האולטרה סגול הקיצוני של תדירות חזרות גבוהות הם בעלי משמעות רבה לשליטה ויישום טכנולוגיה מתקדמת.

עבור מדידות ספקטרוסקופיה אלקטרונית על סולמות הזמן של Femtosecond ו- Attosecond, מספר האירועים שנמדדו בקורה בודדת אינו מספיק, מה שהופך את מקורות האור הנדוריים הנמוכים לבלתי מספיקים בכדי להשיג סטטיסטיקות אמינות. במקביל, מקור האור עם שטף פוטון נמוך יפחית את יחס האות לרעש של הדמיה מיקרוסקופית במהלך זמן החשיפה המוגבל. באמצעות חקר וניסויים רציפים, החוקרים ביצעו שיפורים רבים באופטימיזציה של התשואה ותכנון ההולכה של אור אולטרה סגול קיצוני של תדר קיצוני. טכנולוגיית הניתוח הספקטרלי המתקדם בשילוב עם מקור האור האולטרה סגול האולטרה סגול הקיצוני של תדירות החזרה הגבוהה, שימשה להשגת מדידת דיוק גבוהה של מבנה החומרים והתהליך הדינמי האלקטרוני.

יישומים של מקורות אור אולטרה סגולים קיצוניים, כגון מדידות ספקטרוסקופיה אלקטרונית שנפתרה זוויתית (ARPES), דורשים קרן של אור אולטרה סגול קיצוני כדי להאיר את הדגימה. האלקטרונים על פני הדגימה נרגשים למצב הרציף על ידי האור האולטרה סגול הקיצוני, וזווית האנרגיה הקינטית וזווית הפליטה של ​​הפוטואלקטרונים מכילים את מידע מבנה הלהקה של המדגם. מנתח האלקטרונים עם פונקציית רזולוציית זווית מקבל את הפוטואלקטרונים המוקרנים ומשיג את מבנה הלהקה בסמוך לפס הערכיות של המדגם. לקבלת מקור אור אולטרה סגול קיצוני של תדר אולטרה סגול, מכיוון שהדופק היחיד שלו מכיל מספר גדול של פוטונים, הוא ילהיב מספר גדול של פוטואלקטרונים על פני המדגם תוך זמן קצר, ואינטראקציה של קולומב תביא להתרחבות רצינית של התפלגות האנרגיה הקינטית הפוטואלקטרונית, המכונה אפקט המטען החלל. על מנת להפחית את ההשפעה של אפקט מטען החלל, יש צורך להפחית את הפוטואלקטרונים הכלולים בכל דופק תוך שמירה על שטף הפוטון הקבוע, ולכן יש צורך להניע אתלייזרעם תדירות חזרה גבוהה לייצור מקור האור האולטרה סגול הקיצוני עם תדירות חזרה גבוהה.

תהודה משופרת טכנולוגיית חלל מממשת את ייצור ההרמוניות בסדר גודל בתדר MHz חזרה
על מנת להשיג מקור אור אולטרה סגול קיצוני עם שיעור חזרה של עד 60 מגה הרץ, צוות ג'ונס באוניברסיטת קולומביה הבריטית בבריטניה ביצע דור הרמוני בסדר גודל ברמה גבוהה בהעלאת התהודה של FemtoSecond שיפור חלל (FSEC) כדי להשיג חילופי חשמל מעשי (TimeTular SpeaTular, Timetular Timedtular) כדי להשיג את Timetroned Timecular). ניסויים. מקור האור מסוגל לספק שטף פוטון של יותר מ- 1011 מספרי פוטון בשנייה עם הרמוני יחיד בקצב חזרה של 60 מגה הרץ בטווח האנרגיה של 8 עד 40 eV. הם השתמשו במערכת לייזר סיבים מסוממים של ytterbium כמקור זרעים עבור FSEC, ומאפייני דופק מבוקרים באמצעות תכנון מערכת לייזר בהתאמה אישית כדי למזער את רעש הקיזוז של מעטפת המנשא (FCEO) ולשמור על מאפייני דחיסת דופק טובים בסוף שרשרת המגבר. כדי להשיג שיפור תהודה יציב בתוך ה- FSEC, הם משתמשים בשלוש לולאות בקרת סרוו לבקרת משוב, וכתוצאה מכך ייצוב פעיל בשתי מעלות חופש: זמן הנסיעה הלוך ושוב של רכיבה על אופניים בתוך ה- FSEC תואם את תקופת הדופק בלייזר, ושינוי שלב של מוביל השדה, אילוף הדופק).

על ידי שימוש בקריפטון גז כגז העובד, צוות המחקר השיג ייצור של הרמוניות בסדר גודל גבוה יותר ב- FSEC. הם ביצעו מדידות TR-ARPES של גרפיט וצפו בתרמיית מהירה ושילוב איטי לאחר מכן של אוכלוסיות האלקטרונים הלא נרגשות באופן תרמי, כמו גם הדינמיקה של מצבים נרגשים באופן לא תרמי בסמוך לרמת הפרמי מעל 0.6 eV. מקור אור זה מספק כלי חשוב ללימוד המבנה האלקטרוני של חומרים מורכבים. עם זאת, לייצור ההרמוניות הגבוהות ב- FSEC יש דרישות גבוהות מאוד לשיקוף, פיצוי פיזור, התאמה עדינה של אורך חלל ונעילת סנכרון, מה שישפיע רבות על הכפיל השיפור של החלל המשופר בתהודה. יחד עם זאת, התגובה שלב לא לינארי של הפלזמה במוקד החלל היא גם אתגר. לכן, נכון לעכשיו, מקור אור מסוג זה לא הפך לאולטרה סגול הקיצוני המיינסטרימימקור אור הרמוני גבוה.