پیشرفت در فناوری منبع نور ماوراء بنفش شدید

پیشرفت در ماوراء بنفش شدیدفناوری منبع نور

در سالهای اخیر ، منابع هارمونیک بالا ماوراء بنفش شدید به دلیل انسجام شدید ، مدت زمان پالس کوتاه و انرژی فوتون بالا ، توجه گسترده ای را در زمینه دینامیک الکترونی به خود جلب کرده و در مطالعات مختلف طیفی و تصویربرداری مورد استفاده قرار گرفته است. با پیشرفت فناوری ، اینمنبع نوردر حال پیشرفت به سمت فرکانس تکرار بالاتر ، شار فوتون بالاتر ، انرژی فوتون بالاتر و عرض پالس کوتاه تر است. این پیشرفت نه تنها وضوح اندازه گیری منابع نور ماوراء بنفش شدید را بهینه می کند ، بلکه امکانات جدیدی را برای روندهای توسعه فناوری آینده نیز فراهم می کند. بنابراین ، مطالعه عمیق و درک فرکانس تکرار بالا منبع نور ماوراء بنفش شدید برای تسلط و استفاده از فناوری برش از اهمیت بالایی برخوردار است.

برای اندازه گیری طیف سنجی الکترونی در مقیاس های زمانی femtosecond و attosecond ، تعداد حوادث اندازه گیری شده در یک پرتو واحد اغلب کافی نیست ، و باعث می شود منابع نور کم فرکانس برای به دست آوردن آمار قابل اعتماد کافی نباشد. در عین حال ، منبع نور با شار فوتون کم باعث کاهش نسبت سیگنال به نویز تصویربرداری میکروسکوپی در زمان قرار گرفتن در معرض محدود می شود. محققان از طریق اکتشاف مداوم و آزمایشات ، پیشرفت های زیادی در بهینه سازی عملکرد و طراحی انتقال فرکانس تکرار بالا نور ماوراء بنفش شدید انجام داده اند. از فناوری تجزیه و تحلیل طیفی پیشرفته همراه با فرکانس تکرار بالا منبع نور ماوراء بنفش شدید برای دستیابی به اندازه گیری دقیق ساختار مواد و فرآیند پویا الکترونیکی استفاده شده است.

کاربردهای منابع نور ماوراء بنفش شدید ، مانند اندازه گیری طیف سنجی الکترون برطرف شده زاویه ای (ARPES) ، برای روشن کردن نمونه به پرتویی از نور ماوراء بنفش شدید نیاز دارند. الکترون های موجود در سطح نمونه توسط نور ماوراء بنفش شدید به حالت مداوم هیجان زده می شوند و انرژی جنبشی و زاویه انتشار فوتوالکترون ها حاوی اطلاعات ساختار باند نمونه هستند. آنالایزر الکترون با عملکرد وضوح زاویه ، فوتوالکترون های تابشی را دریافت می کند و ساختار باند را در نزدیکی باند ظرفیت نمونه به دست می آورد. برای فرکانس کم تکرار منبع نور ماوراء بنفش شدید ، از آنجا که پالس منفرد آن حاوی تعداد زیادی فوتون است ، تعداد زیادی از فوتوالکترون ها را در سطح نمونه در مدت زمان کوتاه هیجان زده می کند ، و تعامل کولوم باعث افزایش جدی توزیع انرژی جنبشی فوتوالکترون می شود ، که اثر بار فضا نامیده می شود. به منظور کاهش تأثیر اثر بار فضا ، لازم است ضمن حفظ شار فوتون ثابت ، فوتوالکترون های موجود در هر پالس را کاهش دهید ، بنابراین لازم است که رانندگی کنیدلیزربا فرکانس تکرار بالا برای تولید منبع نور ماوراء بنفش شدید با فرکانس تکرار بالا.

طنین انداز فن آوری حفره پیشرفته باعث تولید هارمونیک های مرتبه بالا در فرکانس تکرار MHz می شود
به منظور به دست آوردن یک منبع سبک ماوراء بنفش شدید با میزان تکرار حداکثر 60 مگاهرتز ، تیم جونز در دانشگاه بریتیش کلمبیا در انگلستان تولید هارمونیک مرتبه بالایی را در یک حفره تقویت رزونانس فموتوس ثانیه (FSEC) انجام داد تا به یک منبع روشنایی فوق العاده فوق العاده نورپرولوژی استفاده کند) و آن را به استفاده از طیف آزمایشی با زاویه زمان حل شده (Reselved-R-) استفاده کرد. منبع نور قادر به ارائه شار فوتون بیش از 1011 عدد فوتون در ثانیه با یک هارمونیک منفرد با سرعت تکرار 60 مگاهرتز در محدوده انرژی 8 تا 40 ولت است. آنها از یک سیستم لیزر فیبر دوپ شده Ytterbium به عنوان یک منبع بذر برای FSEC استفاده کردند و از طریق یک طراحی سیستم لیزر سفارشی برای به حداقل رساندن نویز فرکانس افست حامل (FCEO) به حداقل می رسد و ویژگی های فشرده سازی پالس خوبی را در انتهای زنجیره تقویت کننده حفظ می کنند. برای دستیابی به تقویت رزونانس پایدار در FSEC ، آنها از سه حلقه کنترل سروو برای کنترل بازخورد استفاده می کنند ، در نتیجه تثبیت فعال در دو درجه آزادی: زمان سفر دور از دوچرخه سواری پالس در دوره FSEC با دوره پالس لیزر مطابقت دارد و تغییر مرحله حامل میدان الکتریکی با توجه به پالت Pulse Polvelope (IE ، Phase Playpleope Pustleope).

تیم تحقیق با استفاده از گاز کریپتون به عنوان گاز کار ، به تولید هارمونیک های مرتبه بالاتر در FSEC دست یافت. آنها اندازه گیری TR-ARPES از گرافیت را انجام دادند و دچار ترمیم سریع و نوترکیبی آهسته متعاقب آن جمعیت الکترون غیر هیجان زده و همچنین پویایی حالتهای غیر ترمی به طور مستقیم در نزدیکی سطح فرمی بالاتر از 0.6 ولت بودند. این منبع نور ابزاری مهم برای مطالعه ساختار الکترونیکی مواد پیچیده است. با این حال ، تولید هارمونیک های مرتبه بالا در FSEC نیازهای بسیار بالایی برای بازتابی ، جبران پراکندگی ، تنظیم خوب طول حفره و قفل هماهنگ سازی دارد که این امر تا حد زیادی بر پیشرفت های مختلف حفره تقویت شده رزونانس تأثیر می گذارد. در عین حال ، پاسخ فاز غیرخطی پلاسما در کانون حفره نیز یک چالش است. بنابراین ، در حال حاضر ، این نوع منبع نور به جریان اصلی ماوراء بنفش شدید تبدیل نشده استمنبع نور هارمونیک بالا.