ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის წყაროს ტექნოლოგიის მიღწევები

ულტრაიისფერი გამოსხივების მიღწევებისინათლის წყაროს ტექნოლოგია

ბოლო წლებში, ექსტრემალური ულტრაიისფერი მაღალი ჰარმონიული წყაროები ფართო ყურადღებას იპყრობს ელექტრონული დინამიკის სფეროში მათი ძლიერი კოჰერენტულობის, მოკლე იმპულსის ხანგრძლივობისა და მაღალი ფოტონის ენერგიის გამო და გამოიყენება სხვადასხვა სპექტრულ და ვიზუალიზაციის კვლევებში. ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, ესსინათლის წყაროვითარდება უფრო მაღალი გამეორების სიხშირის, უფრო მაღალი ფოტონის ნაკადის, უფრო მაღალი ფოტონის ენერგიისა და უფრო მოკლე იმპულსის სიგანისკენ. ეს მიღწევა არა მხოლოდ ოპტიმიზაციას უკეთებს ულტრაიისფერი სინათლის ექსტრემალური წყაროების გაზომვის გარჩევადობას, არამედ ქმნის ახალ შესაძლებლობებს მომავალი ტექნოლოგიური განვითარების ტენდენციებისთვის. ამიტომ, მაღალი გამეორების სიხშირის ულტრაიისფერი სინათლის წყაროს სიღრმისეულ შესწავლას და გაგებას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს უახლესი ტექნოლოგიების დაუფლებისა და გამოყენებისთვის.

ფემტოწამიან და ატოწამიან დროის შკალებზე ელექტრონული სპექტროსკოპიული გაზომვების დროს, ერთ სხივში გაზომილი მოვლენების რაოდენობა ხშირად არასაკმარისია, რაც დაბალი რესიხშირული სინათლის წყაროებს არასაკმარისს ხდის სანდო სტატისტიკის მისაღებად. ამავდროულად, დაბალი ფოტონის ნაკადის მქონე სინათლის წყარო შეამცირებს მიკროსკოპული გამოსახულების სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობას შეზღუდული ექსპოზიციის დროის განმავლობაში. უწყვეტი კვლევისა და ექსპერიმენტების მეშვეობით, მკვლევარებმა მრავალი გაუმჯობესება მიაღწიეს მაღალი განმეორებადი სიხშირის ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის გამოსავლის ოპტიმიზაციასა და გადაცემის დიზაინში. მაღალი განმეორებადი სიხშირის ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის წყაროსთან ერთად გამოყენებული იქნა მასალის სტრუქტურისა და ელექტრონული დინამიური პროცესის მაღალი სიზუსტის გაზომვის მისაღწევად.

ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის წყაროების გამოყენება, როგორიცაა კუთხური გარჩევადი ელექტრონული სპექტროსკოპიის (ARPES) გაზომვები, მოითხოვს ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის სხივს ნიმუშის გასანათებლად. ნიმუშის ზედაპირზე არსებული ელექტრონები აღიგზნება უწყვეტ მდგომარეობაში ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლით, ხოლო ფოტოელექტრონების კინეტიკური ენერგია და ემისიის კუთხე შეიცავს ნიმუშის ზოლის სტრუქტურის ინფორმაციას. კუთხის გარჩევადობის ფუნქციით ელექტრონული ანალიზატორი იღებს გამოსხივებულ ფოტოელექტრონებს და იღებს ზოლის სტრუქტურას ნიმუშის ვალენტურ ზოლთან ახლოს. დაბალი განმეორებადი სიხშირის ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის წყაროსთვის, რადგან მისი ერთი იმპულსი შეიცავს ფოტონების დიდ რაოდენობას, ის მოკლე დროში აღძრავს ნიმუშის ზედაპირზე ფოტოელექტრონების დიდ რაოდენობას, ხოლო კულონის ურთიერთქმედება გამოიწვევს ფოტოელექტრონების კინეტიკური ენერგიის განაწილების სერიოზულ გაფართოებას, რასაც სივრცითი მუხტის ეფექტი ეწოდება. სივრცითი მუხტის ეფექტის გავლენის შესამცირებლად აუცილებელია თითოეულ იმპულსში შემავალი ფოტოელექტრონების რაოდენობის შემცირება მუდმივი ფოტონის ნაკადის შენარჩუნებით, ამიტომ აუცილებელია მისი მართვა.ლაზერიმაღალი გამეორების სიხშირით, რათა წარმოიქმნას ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის წყარო მაღალი გამეორების სიხშირით.

რეზონანსის გაძლიერებული ღრუს ტექნოლოგია უზრუნველყოფს მაღალი რიგის ჰარმონიკების გენერირებას MHz გამეორების სიხშირეზე.
60 MHz-მდე გამეორების სიხშირის მქონე ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის წყაროს მისაღებად, ბრიტანეთის კოლუმბიის უნივერსიტეტის ჯონსის გუნდმა, გაერთიანებულ სამეფოში, ჩაატარა მაღალი რიგის ჰარმონიკების გენერირება ფემტოწამიან რეზონანსული გაძლიერების ღრუში (fsEC), რათა მიეღწიათ პრაქტიკული ექსტრემალური ულტრაიისფერი სინათლის წყაროსთვის და გამოიყენა ის დროში გადაჭრილი კუთხური გადაჭრის ელექტრონული სპექტროსკოპიის (Tr-ARPES) ექსპერიმენტებში. სინათლის წყაროს შეუძლია წამში 1011-ზე მეტი ფოტონის რაოდენობის ფოტონის ნაკადის მიწოდება ერთი ჰარმონიკით 60 MHz გამეორების სიხშირით, 8-დან 40 eV-მდე ენერგეტიკულ დიაპაზონში. მათ გამოიყენეს იტერბიუმის დოპირებული ბოჭკოვანი ლაზერული სისტემა, როგორც fsEC-ის საწყისი წყარო და აკონტროლებდნენ იმპულსების მახასიათებლებს მორგებული ლაზერული სისტემის დიზაინის მეშვეობით, რათა მინიმუმამდე დაეყვანათ მატარებლის კონვერტის ოფსეტური სიხშირის (fCEO) ხმაური და შეენარჩუნებინათ კარგი იმპულსური შეკუმშვის მახასიათებლები გამაძლიერებელი ჯაჭვის ბოლოს. fsEC-ში სტაბილური რეზონანსული გაძლიერების მისაღწევად, ისინი უკუკავშირის კონტროლისთვის იყენებენ სამ სერვო მართვის მარყუჟს, რაც იწვევს აქტიურ სტაბილიზაციას თავისუფლების ორ ხარისხზე: fsEC-ში იმპულსის ციკლის წრიული დრო ემთხვევა ლაზერული იმპულსის პერიოდს, ხოლო ელექტრული ველის მატარებლის ფაზურ წანაცვლებას იმპულსის გარსთან (ანუ მატარებლის გარსის ფაზასთან, ϕCEO) მიმართ.

კრიპტონის გაზის, როგორც სამუშაო აირის გამოყენებით, კვლევითმა ჯგუფმა მიაღწია fsEC-ში მაღალი რიგის ჰარმონიკების გენერირებას. მათ ჩაატარეს გრაფიტის Tr-ARPES გაზომვები და დააკვირდნენ არათერმულად აღგზნებული ელექტრონული პოპულაციების სწრაფ თერმიზაციას და შემდგომ ნელ რეკომბინაციას, ასევე არათერმულად პირდაპირ აღგზნებული მდგომარეობების დინამიკას ფერმის დონესთან ახლოს 0.6 eV-ზე მეტი. ეს სინათლის წყარო მნიშვნელოვან ინსტრუმენტს წარმოადგენს რთული მასალების ელექტრონული სტრუქტურის შესასწავლად. თუმცა, fsEC-ში მაღალი რიგის ჰარმონიკების გენერირებას ძალიან მაღალი მოთხოვნები აქვს არეკვლის, დისპერსიის კომპენსაციის, ღრუს სიგრძის ზუსტი რეგულირებისა და სინქრონიზაციის ფიქსაციის მიმართ, რაც მნიშვნელოვნად იმოქმედებს რეზონანსული ღრუს გაძლიერების ჯერადზე. ამავდროულად, ღრუს ფოკუსურ წერტილში პლაზმის არაწრფივი ფაზური რეაქცია ასევე გამოწვევას წარმოადგენს. ამიტომ, ამჟამად, ამ ტიპის სინათლის წყარო არ გახდა ექსტრემალური ულტრაიისფერი გამოსხივების ძირითადი წყარო.მაღალი ჰარმონიული სინათლის წყარო.