Напредак у екстремном ултраљубичастом зрачењутехнологија извора светлости
Последњих година, екстремни ултраљубичасти извори високих хармоника привукли су широку пажњу у области динамике електрона због своје јаке кохерентности, кратког трајања импулса и високе енергије фотона, и коришћени су у разним спектралним и снимајућим студијама. Са напретком технологије, овоизвор светлостиразвија се ка већој фреквенцији понављања, већем флуксу фотона, већој енергији фотона и краћој ширини импулса. Овај напредак не само да оптимизује резолуцију мерења екстремних ултраљубичастих извора светлости, већ пружа и нове могућности за будуће трендове технолошког развоја. Стога је детаљно проучавање и разумевање екстремних ултраљубичастих извора светлости високе фреквенције понављања од великог значаја за савладавање и примену најсавременије технологије.
За мерења електронске спектроскопије на фемтосекундним и атосекундним временским скалама, број догађаја измерених у једном снопу често је недовољан, што чини изворе светлости ниске рефреквенције недовољним за добијање поуздане статистике. Истовремено, извор светлости са ниским фотонским флуксом смањиће однос сигнал-шум микроскопског снимања током ограниченог времена експозиције. Кроз континуирана истраживања и експерименте, истраживачи су направили многа побољшања у оптимизацији приноса и дизајну преноса екстремне ултраљубичасте светлости високе фреквенције понављања. Напредна технологија спектралне анализе у комбинацији са извором екстремне ултраљубичасте светлости високе фреквенције понављања коришћена је за постизање високо прецизног мерења структуре материјала и електронских динамичких процеса.
Примене екстремних ултраљубичастих извора светлости, као што су мерења угаоно разрешеном електронском спектроскопијом (ARPES), захтевају сноп екстремне ултраљубичасте светлости за осветљавање узорка. Електрони на површини узорка се побуђују у континуирано стање екстремном ултраљубичастом светлошћу, а кинетичка енергија и угао емисије фотоелектрона садрже информације о структури зоне узорка. Анализатор електрона са функцијом угаоне резолуције прима зрачене фотоелектроне и добија структуру зоне близу валентне зоне узорка. Код екстремних ултраљубичастих извора светлости ниске фреквенције понављања, пошто њихов појединачни импулс садржи велики број фотона, он ће побудити велики број фотоелектрона на површини узорка за кратко време, а Кулонова интеракција ће довести до озбиљног проширења расподеле кинетичке енергије фотоелектрона, што се назива ефекат просторног наелектрисања. Да би се смањио утицај ефекта просторног наелектрисања, неопходно је смањити фотоелектроне садржане у сваком импулсу уз одржавање константног флукса фотона, па је потребно покренути...ласерса високом фреквенцијом понављања да би се произвео екстремни ултраљубичасти извор светлости са високом фреквенцијом понављања.
Технологија резонантне шупљине побољшана резонанцом остварује генерисање хармоника високог реда на фреквенцији понављања MHz
Да би добили екстремни извор ултраљубичасте светлости са фреквенцијом понављања до 60 MHz, Џоунсов тим са Универзитета Британске Колумбије у Уједињеном Краљевству извео је генерисање хармоника високог реда у фемтосекундној резонантној појачавајућој шупљини (fsEC) како би постигао практичан екстремни извор ултраљубичасте светлости и применио га на експерименте временски разрешене угаоно разрешене електронске спектроскопије (Tr-ARPES). Извор светлости је способан да испоручи фотонски флукс од преко 1011 бројева фотона у секунди са једним хармоником при фреквенцији понављања од 60 MHz у енергетском опсегу од 8 до 40 eV. Користили су систем влакнастог ласера допираног итербијумом као извор семена за fsEC и контролисали карактеристике импулса помоћу прилагођеног дизајна ласерског система како би минимизирали шум фреквенције померања омотача носача (fCEO) и одржали добре карактеристике компресије импулса на крају ланца појачавача. Да би се постигло стабилно резонантно побољшање унутар fsEC-а, користе се три серво контролне петље за повратну контролу, што резултира активном стабилизацијом на два степена слободе: време обиласка импулса унутар fsEC-а подудара се са периодом ласерског импулса, а фазни помак носиоца електричног поља у односу на омотач импулса (тј. фаза омотача носиоца, ϕCEO).
Коришћењем криптонског гаса као радног гаса, истраживачки тим је постигао генерисање хармоника вишег реда у fsEC-у. Извршили су Tr-ARPES мерења графита и посматрали брзу термијацију и накнадну спору рекомбинацију нетермички побуђених електронских популација, као и динамику нетермички директно побуђених стања близу Фермијевог нивоа изнад 0,6 eV. Овај извор светлости пружа важан алат за проучавање електронске структуре сложених материјала. Међутим, генерисање хармоника вишег реда у fsEC-у има веома високе захтеве за рефлективност, компензацију дисперзије, фино подешавање дужине шупљине и синхронизационо закључавање, што ће значајно утицати на вишеструко појачање резонантно појачане шупљине. Истовремено, нелинеарни фазни одзив плазме у жаришној тачки шупљине такође представља изазов. Стога, тренутно, ова врста извора светлости није постала главни извор екстремног ултраљубичастог зрачења.извор светлости високих хармоника.
Време објаве: 29. април 2024.